Análisis térmico del metal líquido por curvas de enfriamiento: carbono equivalente, nodulización e inoculación

Fundamento

Se vuelca una muestra de metal líquido en una copa de arena con uno o dos termopares, y se registra su temperatura mientras solidifica. La curva de enfriamiento tiene mesetas y cambios de pendiente que corresponden a las transformaciones: la temperatura de liquidus permite calcular el carbono equivalente, y comparándola con la de eutéctico se estiman el carbono y el silicio con precisión suficiente para operar; el subenfriamiento eutéctico y la recalescencia —el repunte de temperatura al liberarse el calor latente— informan sobre el estado de nucleación del baño y por lo tanto sobre la eficacia del inoculante y sobre el riesgo de formar carburos en las secciones delgadas. En hierro nodular, las copas con teluro se usan para obtener una muestra de solidificación blanca que permite medir el carbono equivalente sin interferencia del grafito, y la forma de la curva se relaciona con el grado de nodulización, que después se verifica por metalografía sobre la pieza. Los sistemas actuales calculan e informan en pantalla un conjunto de índices derivados de la curva y sus derivadas, con los que el operador ajusta la cuchara. La calibración del sistema se hace contra análisis químico por espectrometría y contra metalografía de las piezas producidas, y es propia de cada fundición y de cada tipo de aleación.

Matriz (en qué muestra)

Hierro fundido gris, nodular y vermicular en cuchara y en horno; fundiciones antes y después de inocular y de nodulizar; baños de acero y de aleaciones de aluminio; control de colada en línea de producción

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Sistema de análisis térmico con copas de muestreo y termopares descartables; registrador rápido con software de derivación de la curva; espectrómetro de emisión por chispa para la calibración; equipo metalográfico; pirómetros de inmersión y de radiación.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Copas de arena con y sin teluro; termopares de inmersión; muestras patrón para el espectrómetro.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Cucharas de muestreo precalentadas; soportes de copa; planillas de colada; elementos de protección térmica.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Copas y termopares, que se consumen en cada muestra; muestras de metal.

Unidad

K · temperatura de liquidus y de eutéctico (°C) · carbono equivalente, carbono y silicio estimados (%) · subenfriamiento y recalescencia (°C) · índices de nucleación y de nodulización derivados · correlación con el análisis químico y con la metalografía

Rango de referencia

El carbono equivalente estimado por análisis térmico se ajusta al químico dentro de unas centésimas cuando el sistema está bien calibrado para esa aleación; los umbrales de subenfriamiento que disparan una reinoculación son propios de cada fundición y se establecen con la experiencia de su proceso

Norma que lo exige

Las especificaciones de compra de piezas fundidas y las normas de producto de hierro nodular y gris, que fijan la microestructura y las propiedades mecánicas exigidas; los requisitos de los sistemas de calidad de la fundición y de sus clientes, en especial de la industria automotriz; las normas de higiene y seguridad para el trabajo con metal líquido

Norma que describe la técnica

Las normas y guías de las asociaciones de fundidores sobre análisis térmico de hierros fundidos y sobre interpretación de las curvas de enfriamiento; las normas de producto de hierro gris, nodular y vermicular; las guías sobre inoculación y sobre tratamiento de nodulización; los manuales del fabricante del sistema de análisis térmico

Edición y vigencia de la norma

Normas y guías de asociaciones de fundidores sobre análisis térmico vigentes

Volumen de muestra

Destructivo para la muestra. Menos de un kilogramo por copa

Conservación y transporte

La muestra se toma del centro del baño y sin escoria, con cuchara precalentada, y la copa se llena de una sola vez y hasta el nivel indicado: una copa a medio llenar o con metal frío da una curva que no significa nada, y es la causa habitual de decisiones equivocadas en cuchara. El tiempo entre el tratamiento de nodulización y la toma de muestra se registra, dado que el magnesio se pierde con el tiempo y la curva cambia. La calibración contra espectrometría y metalografía se rehace cuando cambia la carga metálica o el inoculante.

Límite de detección típico

No aplica: se determinan temperaturas de transformación con resolución de décimas de grado

Incertidumbre típica

Del orden de 2 a 5 °C en las temperaturas características; la estimación de composición hereda esa incertidumbre a través de la calibración

Área

Metalurgia; Instrumentación y control; Materiales/industrial

Fecha de última actualización: 10/9/2026