Cooling of hypereutectic liquid Fe-C-Si: analysis of temperature - time data

• Autores: Delvasto, Pedro, Vásquez, Erikniana, Sánchez, Greybe, Torres, Freddy, Quintero Sayago, Omar
• Formato: artículo
• Fecha de Publicación: 2011
• Institución: Universidad Nacional Mayor de San Marcos
• Repositorio: Revista UNMSM - IIGEO
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:ojs.csi.unmsm:article/669
• Enlace del recurso: https://revistasinvestigacion.unmsm.edu.pe/index.php/iigeo/article/view/669
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: gray iron; hypereutectic alloys; solidification; fundiciones grises; aleaciones hipereutécticas; solidificación

Two types of industrial hypereutectic Fe-C-Si alloys, with carbon saturation index as a measure of their eutecticity, SC = 1.11 and SC = 1.18, show “anomalous” behavior during their solidification processes for 3 out of 5 alloys. In order to determine their cause, behavior of their liquid cooling before solidification is analyzed through their parameters: thermal history [T-t], cooling rate [(dT/dt)L-t] and loss of heat content rate [(dQ/dt)L-t]. Simultaneous evaluation of them let us associate to the metallurgical concept of Liquid Metal Constitution (LMC) as the cause for such “anomalous” behavior, due to LMC affects the formation of phases during solidification for any type of alloys. Unetched macrostructures around thermocouple placement for the five alloys specimens solidified at cooling rates in the range of 6-8 ºC/s in precooked sand molds, demonstrate all of them are gray cast iron. Their macrostructure evidence the presence of “C”, “A”, “B”, and “D” and “E” graphite types morphologies. Total solidification times are in the range between 190 and 210 s. The origin of “anomalous” behavior observed for these alloys is concluded corresponds to superheating of liquid metal, when constant parameters: cooling rate, undercooling, type of furnace, raw materials and total solidification time, are considered through both numerical and graphical data analysis.
Se analiza los probables efectos del enfriamiento del líquido, que causan el comportamiento “anómalo”, en la solidificación de dos composiciones hipereutécticas de aleaciones comerciales del sistema ternario Fe-C-Si. La eutecticidad se determina a través del Índice de Saturación en Carbono, “SC”, cuyos valores son: 1,11 para 3 aleaciones y 1,18 para dos de ellas. Para determinar las causas de esas “anomalías”, se realiza la evaluación del comportamiento del líquido utilizando los datos experimentales (T-t) de la historia térmica de enfriamiento, junto a resultados del procesamiento numérico de ellos. Este procesamiento, permite determinar perfiles de velocidad de enfriamiento [(dT/dt)L-t] y de pérdida del calor contenido [(dQ/dt)L-t]; resultados que se asocian a la naturaleza del metal fundido, tomando como base el concepto metalúrgico de Constitución del Líquido en aleaciones y sus efectos, al solidificar, sobre la formación de fases. La macroestructura sin ataque alrededor de la zona de ubicación de los termopares, para todas las aleaciones vaciadas en moldes de arena pre-revestida, comprueban que son fundiciones grises; presentando evidencias de grafito tipos “C”, “A”, “B”, y subenfriados “D” y “E”. Las velocidades de enfriamiento promedio en la región líquida se determinan que oscilan entre 6 y 8 ºC/s, donde el tiempo total de solidificación está entre 190 y 210 s. El análisis de toda la información permite concluir que el factor de proceso que da origen a las “anomalías” en solidificación, es el sobrecalentamiento, considerando constantes los parámetros velocidad de enfriamiento, subenfriamiento, tipo de horno, materia prima y tiempo total de solidificación.