Fundición Nodular

 

Fig. 1 Fundición Nodular en matriz perlitica, Magnificación 500x. 

Cortesía: Metallurgycal Engineering

Hola amigos bienvenidos a esta nueva publicación, en esta oportunidad les muestro una microestructura de una fundición nodular, también conocidas como fundiciones dúctiles o GGG (Gusseisen mit Kugelgraphit, en la nomenclatura alemana). Las fundiciones nodulares difieren de las grises por presentar estos llamados nodulos los cuales se forman por la adicción de magnesio (o cerio) de ahí que, en vez de precipitarse en laminillas (como en el gris) o en cementita (como en el blanco), se forman  nódulos casi perfectos de grafito. Esos nódulos actúan como “pelotas de goma” dentro de una matriz ferrítico-perlítica: absorben energía, evitan la propagación de grietas y convierten un material frágil en uno dúctil.

El proceso parte de una colada de hierro fundido hipoeutéctico (C ≈ 3,6-3,8 %, Si ≈ 2-2,5 %). Justo antes del vertido, se añade Mg (0,03-0,06 %) o Ce. ¿Qué ocurre? El Mg reacciona con el azufre y oxígeno residual → forma sulfuros/óxidos. El Mg sobrante modifica la energía superficial del grafito en formación. En vez de crecer planar (laminillas), el grafito crece isotrópicamente → esferoides.

La observación en el microscopio de este material puede mostrar los siguientes rasgos:

• Matriz ferrítica (tratamiento de recocido): nódulos limpios, fondo claro, los nódulos parecen “ojos de buey” perfectos.
• Matriz perlítica (colada directa): nódulos rodeados de perlita fina. Nódulos en matriz perlítica puede observarse  los “halos ferríticos” alrededor de cada nódulo: zonas descarburadas.
• Defecto clásico: grafito degenerado (exceso de Mg o enfriamiento lento): Se puede generar Grafito vermicular  que forma “gusano” o “copos”. Propiedades intermedias entre gris y nodular.

Existe normativa aplicada a este tipo de fundición entre ellas tenemos:

• ISO 1083: JS/400-15, JS/500-7, JS/800-2…El primer número es la resistencia mínima a tracción (MPa), el segundo el alargamiento mínimo (%).
• ASTM A536: 60-40-18 (dúctil, ferrítico), 80-55-06 (perlítico), 120-90-02 (templado y revenido).

Las fundiciones nodulares son el punto medio entre resistencia, tenacidad y coste. No reemplazan al acero, pero para piezas complejas de 500 kg con requisitos de 600 MPa y 12 % de alargamiento, no hay rival. 

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Fractografía de una falla por fatiga de un piñon

 

Fig. 1 Superficie de fractura. Cortesía Bhattacherjee Santu 

Hola amigos y bienvenidos a este nuevo artículo dedicado a explicar un fenómeno muy visto en casos de análisis de falla la fatiga. El concepto de fatiga ocurre cuando un material esta sometido a cargas ciclicas por un período de tiempo (T), las cargas fluctuan entre tensión y compresión generando un ciclo y permitiendo que la grieta avance dejando tras de sí las llamadas marcas de playa. A medida que avanza la grieta el área disminuye y la fractura final ocurre por sobrecarga. 

Como analista de falla usted debe identificar el origen de la grieta la cual en la imagen se aprecia varios posibles puntos de avance, la zona superior izquierda donde se ve con un color diferente al resto de la pieza es donde ocurrió la fractura final.

La información que nos da el colega ingeniero indica que este piñon habia sido tratado termicamente por carburización (cementación) y este proceso pudo dejar esfuerzos residuales los cuales a su vez generaron las grietas.

Una de las cosas que siempre recomiendo es la protección de la superficie de fractura ya que una contaminación puede dar señales erroneas, lo otro es tener ambas superficies porque la información esta divdida entre ambas partes, quiero destacar que no se debe confundir fatiga con corrosión-fatiga, en esta ultima es vital tener los productos de corrosión asegurados porque la fatiga es el mecanismo secundario.

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Microestructura de una aleación de Bronze CuSn8Pb

 Hola amigos feliz mes de septiembre en esta oportunidad vamos a ver una hermosa microestructura de una aleación no ferrosa cortesía de la empresa Struers en donde podemos apreciar la microestructura antes y despues de un ataque quimico.

Fig. 1 Microestructura aleación CuSn8Pb izquierda atacada con reactivo y derecha sin ataque. 

Reactivo empleado Klemm.

Siempre que un estudiante me consulta como interpretar una microestructura le sugiero varios puntos importantes el primero de ellos es toda la información posible de la pieza a analizar entre ellos, tamaño de la pieza ¿Tuvo algun tratamiento térmico? ¿La pieza posee alguna información de sus propiedades mecánicas o químicas que puedan ser util para el análisis? Luego, si tengo la información busco su diagrama de fases que puede ser una aleación binaria o ternaria y con ese diagrama puedo tener una idea de lo que me voy a encontrar para poder realizar un análisis preliminar. La composición química de esta aleación es Cu,Sn (7-9%) , P (0.03 a 0.35%) y otro elementos de aleación tales como Zn, Fe y Pb (0.05%) la clasificación de esta aleación es la C52100. Con esta sencilla información vamos a iniciar nuestro análisis. Primero miremos dos diagramas binarios el Cu-Sn y el Cu-Pb

Fig. 2 Diagrama de fases Cu-Pb

Si observamos el diagrama de la figura 2  el Cu y el Pb forman un eutéctico a 320°C de esta forma la matriz de cobre tendría partículas del eutectico diseminadas pero si agregamos el diagrama siguiente se puede observar un dato interesante

Fig. 3 Diagrama Cu-Sn

La figura 3  muestra que, una aleación Cu-Sn posee una mezcla eutectoide a 32.55% Sn de ahí que, la microestructura tendría una mezcla de (Cu)+Eutectoide en pocas palabras la matriz de cobre tendría partículas no solo del eutéctico (fig.2) si no además del eutectoide. 

Fig. 4 Diagrama Ternario Cu-Sn-Pb a partir de los diagramas binario

La figura 4  muestra las fases y constituyentes que se puede obtener a partir de una aleación ternaria tomando en consideración la temperatura a la cual estas fases son estables, si observamos bien se pueden identificar los compuestos intermediarios que son los que ustedes observan en la microestructura. ¿Con un simple análisis microestructural a 100X identifico quien es quien? No. Para identificar con precisión que compuesto existen se utilizan herramientas que usando difracción de rayos X  te pueden dar con precisión que compuestos estan ahi. Lo que si pueden ustedes indicar es volviendo a la figura la microestructura es de tipo dendrita con particulas de diseminadas de segunda fase. Para agregar más valor al análisis podemos calcular la proporción de dichas partículas en la matriz. El color hermoso que se ve en la imagen es la forma colorida en que la corrosión del reactivo se refleja en el metal.

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"Sacro" por Pablo Gerardo Barone.

Portada del album "Sacro" de Pablo Gerardo Barone (2025)

 

"Hola, mi nombre es Pablo Gerardo Barone, artista, mis títulos los hago completos, letras, composiciones, interpretaciones, portadas, ingeniería y producción. 

Como realizo todas las tareas pienso las producciones desde lo básico, que serían los minerales conductores por donde pasan los electrones, hasta lo último, que sería como los espectadores reproducen el contenido en sus dispositivos, esto les llega vía satélite.

 Se me ocurrió la idea de hacer un álbum instrumental en el cual la portada del álbum es un collage diseñado con dos colores, estos combinan con dos de los dispositivos utilizados en la producción y el mineral cobre, proveniente de un dispositivo utilizado en la producción.

 El sonido principal es un teclado sintetizador digital que lo reproduce la computadora y el color del material que lo reproduce es gris, silicio, luego hice el maestreo del audio pasando la señal por mucho cobre, proveniente de los inductores de la mezcladora, finalmente cuando viaja la información vía satélite se oscurece el material producido.

 La barras grises digitales representan el silicio de la computadora, la fotomicrografía de cobre el maestreo del audio y los bordes negros como se oscurece el material de audio cuando viaja por satélites. 

 Generalmente me manejo con páginas libre de derechos de autor para realizar las portadas, pero como esta idea era muy precisa, busqué imágenes de fotomicrografías y no encontré nada en ellas. Después busqué en google y vi la fotomicrografía realizada por el Ing. Fernando Medina, ni bien la vi pensé, "esta es", así que le envié un correo electrónico pidiendo permiso para utilizarla y me respondió que sí, claramente, de lo contrario no estaría escribiendo este blog.

 Así fue la idea de la portada para este nuevo álbum instrumental titulado "Sacro", los invito a escucharlo y disfrutarlo, así como yo disfruté su creación, saludos cordiales."

Pueden seguir a Pablo a través de este enlace: Pablo Gerardo Barone 

Martensita con austenita retenida

Hola amigos y bienvenidos a esta nueva publicación, la imagen presente es cortesía de los colegas de la web metallurgical Engineering los cuales nos entregan esta hermosa imagen de la martensita con austenita retenida (puntos blancos). El termino martensita se debe al metalurgista alemán Adolf Martens, cabe destacar que el término no solo se aplica a materiales cuya estructura cristalina se ha transformado sin difusión.

Fig. 1. Matensita en un acero templado en aceite O1

¿Que información no da la imagen? Esto es importante para los estudiantes que cursan la asignatura tratamientos térmicos o que realizan análisis microestructurales; en este caso, la información que se tiene y que nos da el proveedor es un acero templado en aceite cuya nomenclatura es O1. Primer dato el medio de enfriamiento y su nomenclatura. Para este tipo de acero se tiene una composición de 0.9%C, 1.00%Mn y 0,5% Cr y W. Este acero pertenece al grupo de los aceros para herramientas y el  medio de enfriamiento recomendado es aceite ya que, en agua puede sufrir agrietamiento. 

Otra información que podemos obtener de nuestro analisis es si el material esta revenido o no, la imagen por si sola no te responde eso y aquí usted debe complementar con otro ensayo la información aplicando un ensayo de dureza que es el indicado para responder si el acero esta o no revenido. 

Este acero no se le puede determinar el tamaño de grano porque no cumple con la norma ASTM E 112 la cual dice que los granos deben ser equiaxiales para poder determinar el tamaño de grano.La austenita retenida que se ve como manchas blancas se originan en el momento en donde el material esta enfriándose a una velocidad muy rápida por lo cual, la transformación de la austenita  no se logra y quedan atrapadas como pequeñas  islas dentro de la estructura.

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