Solidificación dinámica de hierros blancos alto cromo, con diferentes contenidos de titanio y su resistencia al desgaste

Abstract

In this project, the effect caused by dynamic solidification in a white cast iron with high chromium and variations in titanium content is studied, as well as the evaluation of wear resistance. For comparison and study purposes, static solidification (gravity casting) is used. Therefore, the reference alloy employed is ASTM A532-87 Class II cast iron. High-chromium white cast irons currently lead various application fields and are considered some of the best materials, mainly used in mechanical parts subjected to severe wear such as pumps, impellers, and wear-resistant linings or bearings, some of the most common uses, particularly in extractive metallurgy during mineral extraction processes. The titanium additions range from 0%, 0.86%, 1%, to 2.5%, with the aim of achieving microstructural modifications of the base alloy, specifically with titanium carbides. The purpose of this is to increase wear resistance, making it suitable for applications requiring high resistance to severe wear, with the goal of replacing or optimizing similar existing alloys. In this research, it was possible to reduce the abrasion wear rate profile by up to 30% in alloys containing 2.5% Ti compared to alloys with 0% Ti, both under dynamic solidification conditions. Additionally, there was a 20% decrease in the 2.5% Ti alloy in the dynamic condition compared to static solidification of the same alloy.

En este proyecto, se estudia el efecto causado mediante la solidificación dinámica en una fundición blanca con alto cromo y con variaciones en el contenido de titanio, así como la evaluación de la resistencia al desgaste; para fines de estudio y/o comparación la solidificación estática (vaciado por gravedad). Por ello, se utilizó la aleación de referencia hierro ASTM A532-87 Clase II. Los hierros blancos con alto contenido de cromo lideran actualmente los diversos campos de aplicación y son considerados como uno de los mejores materiales, principalmente utilizándose en piezas mecánicas sometidas a un desgaste severo tales como bombas, impulsores y revestimientos de succión o cojinetes son algunos de los usos más comunes, particularmente en metalurgia extractiva en el proceso extracción de minerales. Las adiciones de titanio variaron desde 0%, 0.86%, 1 hasta 2.5%, con la finalidad de logar una modificación microestructural de la aleación base, específicamente con los carburos de titanio, el propósito de ello es incrementar su resistencia al desgaste, para ser implementada en aplicaciones donde se requiere una alta oposición al desgaste severo, con el fin de sustituir y/o optimizar las aleaciones similares ya existentes. En esta investigación se logró reducir el perfil de la tasa de desgaste por abrasión hasta un 30% menos en las aleaciones que contienen 2.5Ti en comparación de las aleaciones con 0Ti, ambas en condiciones de solidificación dinámica, además de una disminución del 20% en la aleación 2.5Ti Dinámica en condición de colada respecto de la solidificación estática 2.5Ti.