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ELEMENTOS DE ALEACIÓN

19.02.2014

Elementos de Aleación y su impacto en la fundición gris y nodular

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Tabla periódica

al1

 

al3

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Impacto sobre el hierro gris;

HIERRO GRIS
Elemento Fuente de Procedencia % Efectos Significativos
Normal
Carbono Lingote, Chatarra Retorno, Cok y Adicciones expresas 2,5 – 4 Formador de Grafito o carburos
C 2,8 hasta 3,7 Reduce la resistencia a la tracción y dureza. Los niveles altos promueven el grafito grosero y el grano abierto en el mecanizado. Aumenta la conductividad térmica. Promueve la solidez máxima con valores de carbono equivalente a 4,3. Aumenta la fluidez.
Silicio Materiales de Carga, adiciones expresas y revestimientos. 1 – 3,5 Grafitizante y Ferritizante. Endurecedor de la ferrita.
Si Promueve la formación de ferrita. Reduce la resistencia y la dureza. Los niveles superiores a 2,8% fragilizan y endurecen el hierro. Reduce la tendencia al rechupe.
1.4 a 2.8
Manganeso Lingote, Chatarras y adiciones expresas 0,2 – 1,1 Contrarresta el efecto perjudicial del azufre
Mn 0.4 a 0.9 Perlitizante
Se combina con el azufre y neutraliza. Promotor perlita leve. Los niveles elevados aumentan el riesgo de escoria y sulfuro de manganeso.
Magnesio Adicciones expresas —— Carburigeno
Mg
Aluminio Chatarra, ferroaleaciones e inoculantes 0,01 – 0,05 Energético  grafitizante, promueve el grafito tipo A y reduce la tendencia al blanqueo. Puede causar pinholes o rechupes.
Al Hasta 0.03 Promueve defectos de hidrógeno, especialmente cuando se utilizan moldes de arena verde y cuando los niveles superan los 0,005%.
Neutraliza nitrógeno.
Antimonio Chatarra de acero (esmaltada, etc.). Adiciones expresas. <0,005 Refina el grafito pero produce una estructura anormal. Perlitizante.
Sb Promueve la perlita.
Una adición de 0,01% reduce la cantidad de ferrita a veces se encuentra adyacente a las superficies.
Arsénico Chatarra de acero <0,01 Perlitizante
As Hasta 0,05 Promueve la perlita.
Una adición de 0,05% reduce la cantidad de ferrita a veces se encuentra adyacente a las superficies.
Bismuto Adiciones en cuchara <0,01 Favorece el blanqueo y el grafito tipo D. Reduce el número de células eutectoides
Bi Hasta 0,02 Promueve carburos y grafito con formas indeseables que reducen las propiedades de tracción.
Boro Chatarra esmaltada, cierto tipo de lingotes y adiciones expresas <0,0005 Promueve el grafito tipo D y aumenta el tamaño de célula
B Hasta 0,01 Promueve carburos, particularmente en el núcleo. El efecto es significativo por encima de aproximadamente 0,001%.
Calcio Ferroaleaciones e inoculantes <0,04 Incrementa el número de células y el poder de los inoculantes
Ca
Cerio Retornos o adiciones expresas <0,002 Estabilizador de carburos. Se utiliza para reducir el efecto del plomo
Ce
Cromo Retornos, chatarra y ferroaleaciones 0,03 – 0,40 Carburigeno y perlitizante. Incrementa la carga de rotura y dureza
Cr Hasta 0,02 Promueve rechupes en secciones delgadas.
Cobre Chatarra y adiciones expresas 0,01 – 0,90 Perlitizante
Cu Hasta 0,3 Trazas de este elemento no tienen efectos significativos y pueden ser ignorados.
Hidrogeno Exposición del caldo a la atmosfera y al vapor de agua. A más temperatura del caldo más hidrogeno se capta. 0,0002 – 0,0015 Promueve el temple inverso.
H Hasta 0,0004 Produce porosidad interna y con menor frecuencia, sopladuras a lo largo de una sección.
Puede promover pequeño rechupes.
Promueve el temple inverso cuando no hay suficiente manganeso presente para neutralizar el azufre.
Promueve grafito grueso.
Plomo Chatarra y espato de flúor <0,003 Efecto blanqueante. Promueve el grafito tipo D
Pb Hasta 0,005 Elemento perjudicial, degenera la formación grafítica y en ocasiones genera grafito Widmanstätten, en particular en las secciones gruesas cuando el hierro tiene un alto contenido de hidrógeno, origina una reducción de la resistencia a la tracción de hasta la mitad. Este efecto se puede producir cuando el plomo está presente en niveles bajos, por debajo de aproximadamente 0,0004%.
Promueve la perlita.
Molibdeno Retornos, chatarra o ferroaleación Hasta 0,05 Incrementa la carga de rotura y dureza.
Mo Carburigeno.
Níquel Retornos, chatarra, nodulizantes y adiciones expresas 0,01 – 1,0 Perlitizante. Aumenta la resistencia y dureza sin blanqueo.
Ni Hasta 0,1 Trazas de este elemento no tienen efectos significativos y pueden ser ignorados.
Nitrógeno Exposición del caldo al aire. Algunas resinas de moldeo y machería. A más temperatura del caldo más nitrógeno se capta. 0,002 – 0,008 Efecto blanqueante. Puede originar porosidad.
N Hasta 0,02 Pactos de grafito y la fuerza aumenta.
Promueve perlita. Incremetan la tendencia del hierro a rechupar.
Puede provocar defectos tipo fisuras y porosidad tipo vírgulas.
Puede ser neutralizado por Al o Ti o ambos
Oxigeno Aire en la fusión y óxidos de la escoria. A más temperatura del caldo más oxigeno se capta. 0,005 Gases. Puede originar porosidad.
O
Fosforo Lingote, retornos y chatarra 0,01 – 0,80 Puede formar Esteadita. Contenidos altos incrementa la fluidez pero también la fragilidad.
P 0.02 – 1.2 Aumenta la dureza y fragilidad. Aumenta la tendencia a la aparición de defectos internos tipo rechupe.
Azufre Lingote, Cok, retornos, etc. 0,02 – 0,18 Forma sulfuros. Es necesario un mínimo (0,04) para controlar la grafitización
S 0.02 – 0.16 Promueve la formación de hierro blanco a menos que este equilibrado con el manganeso. Tiene efecto sobre la dureza y la resistencia en combinación con el manganeso. Alto contenido de Azufre promueve la escoria y la tendencia a la formación de sulfuro de manganeso. Niveles de menos de 0,05% reducen la respuesta al tratamiento de inoculación.
Teluro Chatarra de acero o adiciones expresas en cuchara <0,005 Enérgico blanqueante. Promueve el grafito tipo D.
Te Hasta 0,003 No se encuentran normalmente, pero es un potente formador de carburo.
Estaño Adiciones expresas y en algunas chatarras <0,10 Perlitizante.
Sn Hasta 0,15 Fuerte promotor de perlita.
A veces añadido deliberadamente, hasta el 0,1%, para promover estructuras perlíticas.
Titanio Lingote y ciertas ferroaleaciones 0,01- 0,06 Efecto blanqueante. Reduce el número de células, promueve el grafito tipo D pero favorece la inoculación, por lo que un 0,02 – 0,03 es deseable. Fija el nitrógeno.
Ti Hasta 0,15 Promueve la aparición de pequeñas burbujas de hidrógeno cuando el aluminio está presente.
Combina con nitrógeno para neutralizar sus efectos.
Tungsteno Chatarra o adiciones expresas <0,05 Perlitizante
W Hasta 0,05
Vanadio Chatarra, retornos o adiciones expresas <0,04 Perlitizante. Forma carburos muy estables. Incrementa la carga de rotura y dureza
V Hasta 0,08
Zinc Chatarras y retornos —— Ferritizante. Puede retardar la grafitización.
Zn
Zirconio Algunas ferroaleaciones —— En compañía del silicio es grafitizante
Zr
Cobalto Chatarra —– Sin efecto
Co

 

Impacto sobre el hierro nodular;

HIERRO NODULAR
Elemento Fuente de Procedencia % Efectos Significativos
Normal
Carbono Lingote, Chatarra Retorno, Cok y Adicciones expresas 3 – 4 Formador de Grafito o carburos.
C 3,4 hasta 3,7 Promueve la flotación de nódulos de grafito en hierros hipereutécticas. Los niveles inferiores a 3,5% afectan negativamente la solidez (Rechupes). Aumenta la fluidez.
Silicio Materiales de Carga, adiciones expresas y revestimientos. 1,8 – 3 Grafitizante. Endurecedor de la Ferrita. Hace bajar la resiliencia. Aumenta la resistencia a la tracción. Fragiliza.
Si Reduce la tendencia de enfriamiento. Promueve la formación de ferrita. Aumenta la resistencia a la tracción y la dureza de los ferríticos. Aumenta ductilidad (fragilidad) la temperatura de transición. Acelera la degradación Perlítica y carburo durante el tratamiento térmico.
1.4 a 2.8
Manganeso Lingote, Chatarras y adiciones expresas 0 – 1,2 Favorece la formación de perlita y carburos intercelulares
Mn Hasta 0.5 Promotor perlita leve. Debe ser inferior a 0,2% en estado bruto de colada para fundiciones ferríticas. Segrega a los límites de grano de lento enfriamiento y de secciones gruesas y promueve carburos. Aumenta la temperatura de transición.
Magnesio Adicciones expresas 0,02 – 0,08 Baja los niveles de azufre y oxígeno.
Mg Hasta 0,07 Los resultados es la formación de grafito nodular.
Aluminio Chatarra, ferroaleaciones e inoculantes 0,003 – 0,06 Reduce la tendencia al blanqueo. Mayores cantidades dan lugar a láminas cortas de grafito. Puede causar pinholes, especialmente en presencia de titanio.
Al Hasta 0.03 Promueve pinhole hidrógeno y defectos de escoria.
Antimonio Chatarra de acero (esmaltada, etc.). Adiciones expresas. <0,005 Degeneran los nódulos (Spiky), sobre todo en ausencia de cerio.
Sb Hasta 0,02 Promueve la perlita.
Tiene un efecto indeseable sobre la estructura de grafito en ausencia de cerio.
Tiene un efecto beneficioso en la promoción de estructuras nodulares en las piezas coladas de gran sección de hierro dúctil de composición hipereutéctica, a condición de que el cerio esté presente.
Arsénico Chatarra de acero <0,01 Perlitizante
As Hasta 0,05 Promueve la perlita.
Tiene un efecto beneficioso en la promoción de estructuras nodulares en las piezas coladas de gran sección de hierro dúctil de composición hipereutéctica, a condición de que el cerio esté presente.
Bismuto Adiciones en cuchara <0,01 En presencia de tierras raras aumenta la cantidad y calidad de los nódulos
Bi Hasta 0,02 Produce indeseables formas de grafito en la ausencia de cerio.
Una adición de 0,01 por ciento se hace a veces para aumentar el número de nódulos de grafito o prevenir grafitos gruesos en secciones gruesas, pero para este efecto cerio debe estar presente en el hierro.
Boro Chatarra esmaltada, cierto tipo de lingotes y adiciones expresas <0,0005 En mayores cantidades, forma carburos difíciles de eliminar por recocido
B Hasta 0,01 Promueve carburos y reduce las propiedades mecánicas. El efecto es significativo por encima de aproximadamente 0,001%.
Calcio Ferroaleaciones e inoculantes —– Puede incrementar la cantidad y calidad de los nódulos y optimiza el efecto de la post-inoculación. En cantidad excesiva promueve carburos primarios
Ca
Cerio Retornos o adiciones expresas 0,0 – 0,3 Promueve la formación y calidad de los nódulos. Reduce o elimina los efectos de los elementos perjudiciales y del Dross. Exceso de Ce, genera grafito tipo Chunky. Falta de Ce o tierras raras genera grafitos irregulares tipo vermicular.
Ce Hasta 0,02 Neutraliza los efectos perjudiciales de algunos elementos en forma de grafito esferoidal, tratado con magnesio.
Reduce el desvanecimiento del inoculante.
Promueve grafito grueso en las secciones pesadas cuando se utilizan materias primas de alta pureza y las composiciones son hipereutecticas.
Promueve grafito grueso en hierros austeníticos.
Cuando se excede 0,01% promueve carburos.
Cromo Retornos, chatarra y ferroaleaciones 0,02 – 0,13 Carburigeno y perlitizante. Incrementa la carga de rotura y dureza.
Cr Hasta 0,02 Promueve carburos,
segregados a los límites celulares en secciones gruesas ​​para formar carburos muy estables.
Cobre Chatarra y adiciones expresas 0,01 – 0,90 Perlitizante. No afecta a la calidad de los nódulos.
Cu Hasta 0,3 Promueve la perlita y aumenta la resistencia y la dureza
Deteriora la ferritización.
Hidrogeno Exposición del caldo a la atmosfera y al vapor de agua. A más temperatura del caldo más hidrogeno se capta. 0,0002 – 0,0015 Promueve el temple inverso, pinholes y rechupe.
H Hasta 0,0004 Produce poros en el interior de la sección que se caracterizan por la presencia de una película continua de grafito.
Plomo Chatarra y espato de flúor Hasta 0,005 Elemento perjudicial. Degenera los nódulos en ausencia de tierras raras.
Pb En ausencia de cerio, tiene un efecto indeseable sobre la estructura de grafito.
Promueve la perlita.
Molibdeno Retornos, chatarra o ferroaleación 0,01 – 0,75 Carburigeno. Se utiliza para promover perlita y/o vainita.
Mo Hasta 0,05
Níquel Retornos, chatarra, nodulizantes y adiciones expresas 0,01 – 1,25 Promueve la formación de perlita y/o vainita.
Ni Hasta 0,1 Trazas de este elemento no tienen efectos significativos y pueden ser ignorados.
Nitrógeno Exposición del caldo al aire. Algunas resinas de moldeo y machería. A más temperatura del caldo más nitrógeno se capta. 0,002 – 0,008 Efecto blanqueante y puede contribuir a la porosidad.
N Hasta 0,02 Puede causar defectos de porosidad tipo agujero de alfiler, por lo general cerca de los puntos calientes.
Oxigeno Aire en la fusión y óxidos de la escoria. A más temperatura del caldo más oxigeno se capta. <0,005 Gases. Puede originar porosidad.
O
Fosforo Lingote, retornos y chatarra <0,05 Forma redes de fosfuros y disminuye la tenacidad. Favorece la formación de rechupes.
P < 0.05 Por encima de 0,05% pueden producir defectos internos tipo rechupe. Fragiliza el hierro. Segrega a los límites de grano y produce carburo / fosfuro complejos.
Azufre Lingote, Cok, retornos, etc. <0,02 Reacciona con el magnesio y con las tierras raras, por lo que su contenido en el hierro debe de ser controlado. A más S más escoria.
S < 0.015 Los niveles excesivos en el hierro base afectan en la formación de escoria. Los niveles superiores a 0,015% dificultan la formación de nódulos y favorecen la formación de grafito laminar o grafito nodular mal formado.
Teluro Chatarra de acero o adiciones expresas en cuchara <0,005 Elemento perjudicial, causa degeneración del grafito.
Te Hasta 0,003
Estaño Adiciones expresas y en algunas chatarras <0,10 Perlitizante. Por encima del 0,10% puede degenerar el grafito.
Sn Hasta 0,15 Fuerte promotor de perlita.
A veces añadido deliberadamente, hasta el 0,1%, para promover estructuras perlíticas.
Causas fragilidad cuando más cerca del 0,1% se encuentra.
Deteriora la ferritización.
Titanio Lingote y ciertas ferroaleaciones <0,07 Considerado como elemento perjudicial, causa efectos similares al aluminio. Genera poros de hidrogeno en pieza de sección delgada.
Ti Hasta 0,15 En ausencia de cerio, puede tener un efecto indeseable sobre la forma del grafito.
Promueve la aparición de pequeñas burbujas de hidrógeno cuando el aluminio está presente.
Tungsteno Chatarra o adiciones expresas <0,05 Perlitizante
W Hasta 0,05
Vanadio Chatarra, retornos o adiciones expresas <0,04 Perlitizante. Forma carburos muy estables y resistentes al recocido. Incrementa la carga de rotura y dureza
V Hasta 0,08
Zinc Chatarras y retornos —— ——-
Zn
Zirconio Algunas ferroaleaciones 0,01 Promueve el grafito laminar y nódulos menos redondeados.
Zr
Cobalto Chatarra —– Sin efecto
Co

 

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