Clases de fundición de acero al cromo
Normalmente, las clases de fundición de acero al cromo son las siguientes:
- Los hierros fundidos blancos de níquel-cromo (Ni-Cr)
- Los hierros fundidos blancos de cromo-molibdeno (Cr-Mo)
- Los hierros fundidos blancos con alto contenido de cromo (HCWCI)
Hierros fundidos blancos de níquel-cromo (Ni-Cr)
Los hierros de níquel-cromo (Ni-Cr) contienen Ni y Cr. Los hierros fundidos blancos de Ni-Cr, que son aleaciones con bajo contenido de cromo, contienen de 3 a 5 en peso. % Ni y 1 - 4% en peso % Cr, con una modificación de aleación que contiene 7 - 11% en peso. % Cr. El nombre comercial Ni-Hard tipos 1 - 4 normalmente los identifica. El cromo en concentraciones más bajas (<2 - 3%) tiene poco o ningún efecto sobre la templabilidad, ya que la mayor parte del cromo está atrapado en los carburos.
Los hierros blancos de Ni-Cr también se conocen como hierros fundidos blancos martensíticos y los hierros fundidos blancos martensíticos de Ni-Cr se consumen en grandes tonelajes en las operaciones mineras, como revestimientos de molinos de bolas y bolas de molienda. El Ni es el elemento de aleación principal porque a niveles de 3.0 a 5.0%, es eficaz para suprimir la transformación de la matriz austenítica en perlita, asegurando así que se desarrolle una estructura martensítica dura (que generalmente contiene cantidades significativas de austenita retenida) al enfriarse en el molde. En estas aleaciones se incluye Cr, en niveles de 1.4 - 4.0%, para asegurar que los hierros solidifiquen los carburos (tipo M3C), es decir, para contrarrestar el efecto de grafitización sobre el Ni.
Se pueden obtener estructuras resistentes a la abrasión que contienen mezclas eutécticas de austenita y carburos en tamaños de sección delgada y gruesa independientemente del uso de enfriadores. Es posible obtener trazas de grafito en secciones más gruesas o cuando se emplean niveles más altos de carbono y silicio. Salvo estas circunstancias, la microestructura dominante del hierro Ni-Hard es una compuesta de una matriz ferrosa rodeada de carburos metálicos duros.
La presencia de 3 - 5 wt. El% Ni permite que la austenita eutéctica alcance la temperatura de inicio de la martensita (Ms) sin que se vea obstaculizada por la formación de perlita. Ninguna transformación es perfecta y la microestructura de hierro Ni-Hard fundido contendrá una mezcla de austenita y martensita. Si la pieza es de espesor variable, las secciones más gruesas pueden contener trazas de perlita. A partir de esta discusión, es obvio que es bastante difícil hacer predicciones sobre el comportamiento de desgaste de la pieza fundida, que se basa en la química inicial, con poco o ningún conocimiento sobre la dimensión o el historial térmico.
Para aplicaciones que requieren un alto grado de resistencia, dureza y resistencia al desgaste, los hierros fundidos Ni-Hard se encuentran entre los materiales efectivos disponibles. Las piezas de fundición de hierro Ni-Hard se han mostrado sobresalientes en una variedad de aplicaciones severas que incluyen rodillos de trabajo para fresado de acero en caliente. Los hierros fundidos con alto contenido de cromo y las aleaciones de acero de alta velocidad también se utilizan ampliamente en plantas de acero, y el hierro Ni-Hard se utiliza generalmente en soportes de acabado. La composición óptima de la aleación de hierro fundido blanco Ni-Cr depende de las propiedades mecánicas requeridas para las condiciones de servicio y las dimensiones y el peso de la fundición. Los hierros fundidos blancos de Ni-Cr han demostrado ser materiales muy rentables que se utilizan para triturar y moler.
Las características predominantes de los hierros Ni-Hard son que su alta resistencia y tenacidad se pueden lograr cuando se tratan térmicamente a temperaturas relativamente bajas. Las bajas temperaturas para el tratamiento térmico son favorables para piezas de fundición grandes que no son adecuadas para el tratamiento térmico a temperaturas más altas y son propensas a agrietarse. De todos los hierros resistentes a la abrasión, Ni-Hard se produce en el mayor tonelaje para una variedad de industrias de procesamiento de minerales. Los bajos costos del hierro Ni-Hard se deben a su bajo contenido de aleación, su capacidad para moldearse en una variedad de formas y su alta dureza en la condición tal como está moldeada. Su alta dureza es lo que lo distingue claramente de los hierros fundidos perlíticos resistentes a la abrasión. La alta dureza resulta de la formación de martensita frente a perlita en la condición de fundición. Este cambio metalúrgico es el resultado del alto contenido de Ni del hierro Ni-Hard.
En la Clase I Tipo A, las piezas fundidas en aplicaciones requieren máxima resistencia a la abrasión, como tuberías de ceniza, bombas de lodo, cabezales de rodillos, llantas trituradoras, segmentos de trituradora de coque, clasificadores, etc. El tipo B se recomienda para aplicaciones que requieren más resistencia y que ejercen impactos moderados , como placas trituradoras, trituradoras cóncavas y clavijas pulverizadoras. Clase I Tipo D, Ni-Hard Tipo 4, tiene un mayor nivel de resistencia y tenacidad y, por lo tanto, se utiliza para las aplicaciones más severas que justifican sus costos adicionales de aleación. Se utiliza comúnmente para bombas de volutas que manipulan lodos abrasivos y segmentos y neumáticos de la mesa del pulverizador de carbón.
La aleación Clase I Tipo C (Ni-Hard 3) está especialmente diseñada para la producción de bolas de molienda. Este grado es tanto fundido en arena como fundido en frío, el fundido en frío tiene la ventaja de un menor costo de aleación, lo que es más importante, proporciona una mejora del 15 al 30% durante 8 horas a 260 - 315 ℃. Hay dos tipos generales que contienen 4% Ni-2% Cr y 6% Ni-8% Cr. Ambos tienen una estructura de hierro y carburos de cromo en una matriz de martensita y bainita, pero los materiales con mayor contenido de aleación tienen un tipo de carburo que es discontinuo y confiere mayor resistencia al impacto y a la corrosión, es decir, tipo de carburo M7C3. Estos hierros se pueden usar como fundición, pero el tratamiento térmico mejora la dureza y la resistencia al agrietamiento y desconchado de la superficie.
Hierros fundidos blancos de cromo-molibdeno (Cr-Mo)
Estos hierros son para aplicaciones resistentes a la abrasión y los hierros de cromo-molibdeno (Cr-Mo) (Clase II de ASTM A532) contienen 11 - 23 wt. % Cr, hasta 3% en peso % Mo y suelen estar aleados con Ni o Cu. Se pueden suministrar fundidos con una matriz austenítica o austenítica-martensítica, o tratados térmicamente con una microestructura de matriz martensítica para una máxima resistencia a la abrasión y tenacidad. Por lo general, se consideran los más duros de todos los grados de hierro fundido blanco. En comparación con los hierros blancos de aleación inferior de Ni-Cr, los carburos eutécticos son más duros y pueden tratarse térmicamente para lograr piezas fundidas de mayor dureza. Se agrega Mo, así como Ni y Cu cuando sea necesario, para prevenir la perlita y asegurar la máxima dureza.
Hierros fundidos blancos con alto contenido de cromo (HCWCI)
El desgaste es un problema importante que se enfrenta en muchas industrias, y el reemplazo de piezas desgastadas puede resultar en costos considerables derivados del costo de los componentes de reemplazo, la mano de obra y la pérdida de tiempo de producción, y la reducción de la productividad de los equipos de capital. Para minimizar estos costos y el tiempo de inactividad concomitante del equipo, los materiales resistentes al desgaste se utilizan comúnmente en entornos de alto desgaste. Uno de los grupos de materiales más utilizados para la resistencia al desgaste son las aleaciones de hierro fundido blanco con alto contenido de cromo (HCWCI).
El HCWCI experimenta varias reacciones de solidificación y una serie de diferentes reacciones de transformación de estado sólido al enfriarse a temperatura ambiente, durante el recalentamiento a una temperatura elevada por debajo de las temperaturas de solidus. En consecuencia, se forman varias fases diferentes en HCWCI que influyen en las propiedades mecánicas y la vida útil del material.
Los hierros de esta categoría tienen el mayor contenido de Cr dentro de la familia del hierro fundido blanco de alta aleación. El alto Cr le da a estas planchas una buena resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, tenacidad al impacto y templabilidad. La resistencia a la corrosión y al desgaste abrasivo y al desgaste a temperaturas elevadas también se mejora notablemente [16]. Las clases I y II de los hierros blancos con alto contenido de cromo son superiores en resistencia a la abrasión y se utilizan eficazmente en impulsores y volutas, álabes y revestimientos de impulsores para equipos de granallado corto y discos refinadores en refinadores de pulpa.
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