FUNDICIÓN GRIS

Enrique Arteaga

CAPITULO 1: GENERALIDADES

INTRODUCCIÓNAPLICACIONES CLASIFICACIÓNINFLENCIA DE LOS ELEMENTOS ALEANTESVELOCIDAD DE ENFRIAMIENTOCARBONO EQUIVALENTE

CAPITULO 2: NUCLEACIÓN Y CRECIMIENTO DEL GRAFITO

ESTRUCTURA CRISTALINA DEL GRAFITOMECANISMO DE NUCLEACIÓN:

Teorías clásicas y nueva propuestaCRECIMIENTO DEL GRAFITO:

Tipo laminar, coral, compacto y esferoidal

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INTRODUCCIÓN

Aleaciones de hierro y carbono que contienen entre 2,5 y 4% de carbonoEn las aleaciones comerciales presentan de 1 a 3% de silicio.Se caracteriza por tener hojuelas de grafito o nódulos distribuidas en todo el producto fundido.Esta estructura es la causa de que la superficie del metal tenga un color gris cuando se fractura, de aquí el nombre de fundición gris.

Figura 1. Hojuelas de grafitos Figura 2. Nódulos de grafitos

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INTRODUCCIÓN

Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas más importantes son:De acuerdo con la apariencia de su fractura, las fundiciones pueden ser grises, blancas, atruchadas, aunque también existen las fundiciones maleables, nodulares y especiales o aleadas.Fundiciones grises:Son más fáciles de maquinar que los aceros.

Se pueden fabricar piezas de diferente tamaño y complejidad.En su fabricación no se necesitan equipos ni hornos muy costosos.Absorben las vibraciones mecánicas.Son resistentes al choque térmico.

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INTRODUCCIÓN

Codo para trasegado Lingotera de 22 lbs

Sifón para trasegado Envarillado de ánodos

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CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES

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FUNDICIÓN GRIS : CLASIFICACIÓN DEL GRAFITO LAMINAR

Figura 3. Los cincos tipos de grafito laminar, de acuerdo a las normas ASTM A 247.

Tipo A: Uniformemente distribuido, asociados a las mejores propiedades mecánicas.Tipo B:En forma de roseta, tiende a tener una matriz suave de ferrita, las láminas radiales son generalmente largas produciendo resistencia mecánica baja.Tipo C:Aleaciones hipereutécticas, con bajos esfuerzos mecánicos, buena resistencia a los choques térmicos.Tipo D:Aleaciones con alto silicio y rápido enfriamiento, orientación aleatoria y matriz ferrítica . Tipo E: Grafito con orientación preferencial, presente en fundiciones con bajo contenido de carbono

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DIAGRAMA ESTABLE HIERO-GRAFITO y METAESTABLE HIERRO-CEMENTITA

Figura 4.

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DIAGRAMA ESTABLE HIERO-GRAFITO y METAESTABLE HIERRO-CEMENTITA

Figura 5.

La parte relevante del diagrama de hierro-carbono se muestra en la Fig. 5, en la cual se puede observar que la temperatura eutéctica hierro-Fe3C (1153 ºC) está aproximadamente 6 grados por debajo de la del hierro-grafito (1147 ºC).

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FUNDICIÓN BLANCA

Son aquellas en las que todo el carbono se encuentra combinado bajo la forma de cementita. Todas ellas son aleaciones hipoeutécticas.La figura 1 muestra la microestructura típica de las fundiciones blancas, la cual está formada por dendritas de austenita transformada (perlita), en una matriz de ledeburita.

Fundición blanca hipoeutéctica 100 X Fundición blanca hipoeutéctica 500 X

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FUNDICIÓN BLANCA: PROPIEDADES Y USO

Alta dureza y resistencia al desgaste, mayor a 650BrinellSumamente quebradiza y difícil de mecanizar.

Esta fragilidad y falta de maquinabilidad limita la utilización industrial de las fundiciones " totalmente blancas ", quedando reducido su empleo en:

Camisas interiores de los molinos de bolasCarcazas para bombas en sistemas de transporte de fluidos erosivosTambién se utiliza en grandes cantidades, como material de partida, para la fabricación de fundición maleable

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FUNDICIÓN MALEABLE

La maleabilización tiene por objeto transformar todo el carbono que en forma combinada contiene la fundición blanca, en nódulos irregulares de carbono de revenido (grafito) y en ferrita. Industrialmente este proceso se realiza en dos etapas conocidas como primera y segunda fases de recocido.

En la primera fase del recocido, la fundición blanca se calienta lentamente a una temperatura comprendida entre 840 y 980ºC. Durante el calentamiento, la perlita se transforma en austenita al alcanzar la línea crítica inferior y, a medida que aumenta la temperatura, la austenita formada disuelve algo más de cementita.

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FUNDICIÓN MALEABLE

La segunda fase del recocido consiste en un enfriamiento muy lento al atravesar la zona crítica en que tiene lugar la reacción eutectoide. Esto permite a la austenita descomponerse en las fases estables de ferrita y grafito. Quedando constituida por nódulos de carbono de revenido (rosetas) en una matriz ferrítica (Fig. 8 y 9).

Fig.9, x100Fig.8, x100 pulida

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EUTÉCTICO FOSFOROSO ESTEADITA

El fósforo procede del mineral de hierro en cantidades variables entre 0,10 y 0,90%. Se combina en su mayor parte con el hierro formando fosfuro de hierro (Fe3P). Este fosfuro forma un eutéctico ternario con la cementita y la austenita (perlita a temperatura ambiente) conocida como esteatita, con punto de fusión a 950º C. Esta es dura y frágil, por lo tanto debe limitarse su contenido para asegurar buenas propiedades mecánicas. Figura 6.

Figura 6.

Esteadita

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INFLUENCIA DEL SILICIO EN LA FORMACIÓN DEL GRAFITO

Figura 10. Digrama de Maurer

En el diagrama de Maurer, construido para una probeta del mismo espesor, se observa como a medida que se incrementa el contenido de silicio se modifica la estructura de la fundición; de blanca a gris ferrítica.

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INFLUENCIA DEL SILICIO EN LA FORMACIÓN DEL GRAFITO

La adición de silicio permite que se forme hierro colado gris a velocidades de enfriamiento más altas.

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INFLUENCIA DEL SILICIO EN LA FORMACIÓN DEL GRAFITO

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INFLUENCIA DEL CROMO EN LA FORMACIÓN DEL GRAFITO

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CARBONO EQUIVALENTE EUTÉCTICO

PeríodoNo

AtómicoElemento

Xm ́

experimentalm ́

teoricoRango de validación

12 Mg - -0,13 -13 Al 0,22 0,215 Al < 2,0

III 14 Si 0,31 0,29 Si < 5,515 P 0,33 0,33 P < 3,016 S 0,4 0,41 S < 0,420 Ca - -0,25 -22 Ti - -0,14 -23 V -0,135 -0.095 V < 3,424 Cr -0,063 -0,06 Cr < 9,0

IV 25 Mn -0,027 -0,03 Mn < 2527 Co 0,026 0,03 Co < 4028 Ni 0,053 0,05 Ni < 8,029 Cu 0,074 0,075 Cu < 3,8

CE= % C + Σ (m .́%X)

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CARBONO EQUIVALENTE

Introduce el efecto de los elementos presentes sobre la actividad del carbono en la aleación.

MnSPSiCtCE 03,04,033,03,0 −+++=

GRADO DE SATURACIÓN

Es la relación entre el contenido de carbono total presente y el contenido que debe tener una aleación eutectica; Sc = 1,0.

MnSPSiCtSc

03,04,033,03,03,4 +−−−=

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