Austemperado de la fundición nodular: fundamentos y tecnología

Abstract

Las fundiciones nodulares constituyen una familia de aleaciones ferrosas que permite obtener una amplia gama de propiedades mecánicas a través de la variación de la microestructura de la matriz metálica. EI tratamiento de austemperado permite obtener una excelente combinación de propiedades mecánicas: resistencia a la tracción entre 850 y 1600 MPa, limite elástico entre 550 y 1300 MPa, y alargamiento entre 1% y 10%. La resistencia a la tracción alcanzada en la fundición nodular austemperada (FNA) puede ser el doble de la resistencia de la fundición nodular en estado de colada, para el mismo nivel de tenacidad. La resistencia al impacto, medida en probetas sin entalla, varía entre 30 J y 120 J. La resistencia a la fatiga y la resistencia al desgaste conseguidas con el material austemperado son excelentes. Las propiedades arriba mencionadas han incentivado el estudio de la reacción de austemperado en la fundición nodular, para ampliar su conocimiento y encontrar aplicaciones que permitan sustituir algunos aceros de alta resistencia en la fabricación de componentes de maquinaria. Otros aspectos importantes, además de las propiedades mecánicas, son la menor densidad y menor costo de producción de las piezas fabricadas en fundición nodular austemperada, cuando se compara con los aceros forjados o fundidos. Piezas de geometría complicada pueden ser producidas usando técnicas avanzadas de fundición (molde metálico o "lost-foam molding") permitiendo disminuir los costos de maquinado para lIegar a las dimensiones finales. Aunque las propiedades de la fundición nodular austemperada (FNA) fueron reconocidas hace tres décadas, el crecimiento comercial de estos materiales ha tenido bastante atraso debido al estricto control que debe tener la composición química, la solidificación y el tratamiento térmico. En Colombia las aplicaciones que se encuentran son puntuales y no se observa una decisión fuerte por parte de los fundidores para impulsar el desarrollo de productos fabricados en fundición nodular austemperada. Entre las razones para tal retraso se pueden citar la dificultad en el control global del proceso, antes mencionada, y la falta de conocimientos fundamentales sobre la metalurgia del proceso de austemperado por parte del fundidor y del ingeniero de diseño. Adicionalmente, las bondades que brinda este material en términos de costo de producción en relación a las propiedades obtenidas ha tenido poca difusión. EI presente trabajo pretende presentar una revisión bibliográfica actualizada sobre los diferentes aspectos relacionados con el proceso de austemperado de la fundición nodular, a saber: definición de términos, metalurgia física del proceso, cinética del proceso y los aspectos tecnológicos relacionados con las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste. En la parte final se presenta una discusión acerca de la tecnología de la FNA y de las tendencias de la investigación en esta área.