Caracterización de fundiciones de grafito esferoidal y matriz ferrítica, resistentes al impacto a baja temperatura

Resumen

El material elegido por los diseñadores de las turbinas eólicas para varios de sus componentes de gran tamaño es la fundición de grafito esferoidal denominada EN-GJS-400- 18-LT. Este tipo específico de fundición pertenece a la norma europea “EN-1563: Fundiciones. Fundición de grafito esferoidal”. Exige esta especificación que, en una probeta adosada a la pieza moldeada, se superen unos valores mínimos de resistencia al impacto Charpy a -20ºC, y de resistencia a la tracción, límite elástico y alargamiento a temperatura ambiente. Pero no obliga a que se emplee una composición química determinada. Un problema añadido es que algunos compradores de aerogeneradores piden que se cumplan los valores mínimos en cualquier localización de la pieza, como por ejemplo en los centros térmicos. Además, esos valores mínimos deben obtenerse en estado de bruto de colada, ya que un recocido de ferritización, aunque podría hacer que se cumpliese con la especificación, resultaría muy costoso, dada la gran masa y dimensiones de los componentes. Este trabajo intenta optimizar la composición química con la que se fabrican este tipo de fundiciones, de forma que la microestructura que se obtenga permita que se cumpla la especificación EN-GJS-400-18-LT en cualquier localización. A partir de una composición química industrial con la que se fabrican bujes para aerogeneradores, se ha estudiado en primer lugar una disminución en el contenido de silicio. En segundo lugar, se analiza la incorporación de níquel a la composición ya reducida en silicio. Se utilizan, por tanto, tres composiciones químicas diferentes. También se estudia la influencia de diferentes velocidades de solidificación y enfriamiento sobre la microestructura y las propiedades mecánicas, mediante tres tamaños de sección distintos para cada una de las tres composiciones químicas. Se han fundido a tal efecto tres escaleras de idénticas dimensiones, una para cada composición. Además, se caracteriza la tenacidad de fractura de cada sección y composición química mediante la mecánica de fractura elastoplástica.