Evaluación del impacto del proceso de fundición sobre las características metalúrgicas de la aleación CuNi10Fe1Mn1 en la industria naval

Abstract

El objetivo principal de esta investigación fue evaluar el impacto del proceso de fundición moldeado en arena y centrifugado en las características metalúrgicas de la aleación CuNi10Fe1Mn1. Para lograrlo la aleación se fabricó experimentalmente por fusión de elementos puros de Cu, Ni, Fe y Mn en horno de crisol, que luego de los controles de temperatura, desoxidación y desgasificación se vaciaron en moldes de arena y centrifugado. Las muestras obtenidas fueron preparadas para su análisis mediante microscopía óptica y electrónica de barrido, utilizando técnicas microanálisis de EDS con el objetivo de examinar sus características microestructurales. La caracterización metalográfica se complementó con la evaluación de las propiedades mecánicas de tracción y dureza. Los resultados muestran que la colada centrifugada genera un cambio morfológico en el tamaño de la dendrita con respecto a la colada en molde de arena, que refleja en un aumento de las propiedades mecánicas. Por otro lado, los elementos de Ni y Fe favoreció la formación de intermetálicos Cu-Ni y Cu-Ni-Fe, los cuales deben contribuir la resistencia a la corrosión y resistencia mecánica. Como conclusión podemos indicar que las características microestructurales y mecánicas obtenidas le convierten a la aleación CuNi10Fe1Mn1 como una opción para aplicaciones industriales. Para lograr estas características implica reducción de hidrógeno y el oxígeno en la masa fundida, control del proceso cristalización y solidificación y del grado de continuidad o solidez que también se establece durante la solidificación el cuál debe ser compensado por alimentación líquida.

The main objective of this research was to evaluate the impact of the sand-casting process on the metallurgical characteristics of the CuNi10Fe1Mn1 alloy. To achieve this, the alloy was experimentally manufactured by melting pure elements of Cu, Ni, Fe and Mn in a crucible furnace, which after temperature controls, deoxidation and degassing were poured into sand molds and centrifuged. The samples obtained were prepared for analysis by optical and scanning electron microscopy, using EDS microanalysis techniques in order to examine their microstructural characteristics. The metallographic characterization was complemented with the evaluation of the mechanical properties of tensile and hardness. The results show that centrifugal casting generates a morphological change in the size of the dendrite with respect to sand mold casting, which is reflected in an increase in mechanical properties. On the other hand, the elements of Ni and Fe favored the formation of Cu-Ni and Cu-Ni-Fe intermetallic, which should contribute to corrosion resistance and mechanical strength. In conclusion, we can indicate that the microstructural and mechanical characteristics obtained make the CuNi10Fe1Mn1-C alloy an option for industrial applications. To achieve these characteristics, it involves the reduction of hydrogen and oxygen in the melt, control of the crystallization and solidification process and the degree of continuity or solidity that is also established during solidification, which must be compensated by liquid feed.