FUNDICIONES. 2 a 4,5 % C 0,5 a 3,5 % Si 0,4 a 2 % Mn 0,01 a 0,2 % S 0,04 a 0,8 % P

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1 FUNDICIONES

2 FUNDICIONES Las fundiciones de hierro son aleaciones de hierro carbono del 2 al 5%, cantidades de silicio del 0.5 al 4%, del manganeso hasta 2%, bajo azufre y bajo fósforo. Se caracterizan por que se conforman por moldeo para obtener piezas de muy diferente tamaño y complejidad pero no pueden ser sometidas a deformación plástica, no son dúctiles ni maleables y poco soldables pero sí maquinables, relativamente duras y resistentes a la corrosión y al desgaste. Seguirán el diagrama de equilibrio estable (Fe-C) o metaestable dependiendo de factores composicionales y de la velocidad de enfriamiento. 2 a 4,5 % C 0,5 a 3,5 % Si 0,4 a 2 % Mn 0,01 a 0,2 % S 0,04 a 0,8 % P 2

3 VENTAJAS Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas más importantes son: 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 y actúan como autolubricantes. Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y de buena resistencia al desgaste. 3

4 PROPIEDADES MECÁNICAS 4

5 ESTRUCTURA El carbono en las fundiciones pueden aparecer como carbono libre en forma de grafito o carbono en forma combinada formando cementita. Dependiendo de lo cual las fundiciones en su proceso de solidificación siguen el diagrama estable (fundiciones grises) o metaestable (fundiciones blancas) 5

6 GRAFITIZACIÓN: Factores Influenciativos Fe 3 C -> 3 Fe + C (grafito) La grafitización se ve favorecida por: -Las altas temperaturas -Velocidades de enfriamiento muy lentas, ya que favorecen la formación de los constituyentes más estable -Altos porcentajes en carbono VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO maleable 6

7 GRAFITIZACIÓN: Factores Influenciativos COMPOSICIÓN QUÍMICA Silicio, ejerce una acción grafitizante y modifica la concentración del punto eutéctico y eutectoide de la forma: C eutectico = % Si/3 C eutectoide =0.8 - %Si/9 Manganeso, se opone a la grafitización y neutraliza el efecto que puede originar el azufren formando MnS. Azufre, también se opone a la grafitización, pero de manera más intensa que el manganeso Fosforo, se opone ligeramente a la grafitización debido a la formación del eutéctico Steadita. Además favorece la colabilidad. Oxígeno, antigrafitizante enérgico que se encuentra en mayor o menor medida en todas la fundiciones, se presenta en forma de inclusiones no metálicas, como óxidos submicroscópicos. Estos elementos influyen en el carbono final de la fundición dando un carbono equivalente final. C equivalente = C total + (% Si +%P)/3 7

8 CONSTITUYENTES ESTRUCTURALES DE LAS FUNDICIONES Constituyentes aceros Ferrita: lleva en disolución cantidades elevadas de silicio que elevan su dureza y resistencia Aceros=25daN/mm 2 (250 MPa) Fundiciones=48daN/mm 2 (480 MPa) Perlita: debido al contenido en silicio que poseen las fundiciones el contenido en carbono es algo menor Cementita: Similar a la de los aceros Grafito: Fase no metálica y variedad alotrópica del carbono. Es blando, untuoso, de color oscuro y alta conductividad Aparece en las fundiciones grises y en fundicones especiales influyendo en sus propiedades y características, que dependerán fundamentalmente de la forma, tamaño y distribución de dicho grafito 8

9 CONSTITUYENTES ESTRUCTURALES DE LAS FUNDICIONES Grafito Morfología: Laminar: Fundiciones Grises. Genera gran discontinuidad en la matriz asi induce fragilidad. Además comunica una gran disminución de las resistencia mecánica, dureza y límite elástico. Reduce a cero la ductilidad, pero mejora la resistencia al desgaste, a la corrosión y la maquinabilidad Grafito nodular: Fundiciones Especiales maleables debido a su forma redondeada no crean tanta discontinuidad en la matriz como las láminas originando fundiciones de mayor ductilidad. Grafito esferoidal: Fundiciones Especiales dúctiles presenta morfología de esferulita, gran uniformidad y reparto lo que indica fundiciones de mejor calidad. De menor tamaño que grafito nodular 9

10 CONSTITUYENTES ESTRUCTURALES DE LAS FUNDICIONES Ledeburita: Eutéctico formado por austenita (48%) y cementita (52%). No es estable a temperatura ambiente pero se puede reconocer donde estaba por la agrupación de nódulos de perlita en una matriz de cementita. Origina fragilidad Steadita: Aparece en las fundiciones con alto contenido en fosforo. Es un eutéctico de gran dureza y fragilidad con bajo punto de fusión (960 ºC).Eutéctico bifásico en las fundiciones grises: (Ferrita + Fe 3 P).Eutéctico trifásico en las fundiciones blancas: (Ferrita + Fe 3 C+ Fe 3 P) 10

11 CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES Fundiciones Ordinarias: Compuestas casi exclusivamente por hierro y carbono. Se les puede dar forma en la forja. Fundiciones blancas Fundiciones grises Fundiciones atruchadas Fundiciones Aleadas: Además de hierro y carbono contienen otros elementos químicos, lo que hace que sus propiedades Fundiciones Especiales: Las hay de grafito difuso y las hay obtenidas por tratamiento de recocido de maleabilización. mecánicas mejoren sensiblemente. 11

12 FUNDICIONES ORDINARIAS. Fundición blancas Presenta rotura de aspecto blanquecino, y se caracterizan por su bajo contenido en silicio. Además están favorecidas por velocidades de enfriamiento rápido y por la presencia de Mn y S. : Todo el carbono se encuentra combinado como cementita Composición media: C (2.5-3%), Si (0.5%), Mn ( %), S (<0.1%) Son fundiciones, duras, resistentes al desgaste, pero frágiles y difíciles de mecanizar por ello solo su utilización es limitada. (2,11%C) Ledeburita Fe 3 C 12

13 FUNDICIONES ORDINARIAS. Fundiciones Blancas Fundición blanca hipoeutéctica: Posee grandes cristales de perlita derivados de la austenita primaria rodeados de cementita. Fundición blanca eutéctica: formada por agrupaciones de perlita y cementita derivada de la ledeburita. Fundición blanca hipereutéctica: formada por grandes masas de cementita primaria y agrupaciones de cementita y perlita derivada de la ledeburita. 13

14 FUNDICIONES ORDINARIAS. Fundición Grises Presenta fractura gris y oscura debido a la presencia de grafito (laminar) La formación de grafito favorecida por altos contenidos de silicio y velocidades de enfriamiento bajas. Composición media C (3-3.5%), Si ( %), Mn (0.4-1%) y S (<0.1%) 14

15 FUNDICIONES ORDINARIAS. FUNDICIONES GRISES LAMINARES Distribución n uniforma Agrup.. en rosetas Láminas L superpuestas Seg. Interdendrítica tica Seg. Interdendrítica tica Orientación n al azar Orientación n al azar Orientación n al azar Orientación n al azar Orient.. preferencial Tipos de grafito laminar 15

16 FUNDICIONES ORDINARIAS. Fundiciones Grises Fundición gris ferrítica: cuyos microconstituyentes son ferrita y grafito. Fundición gris perlítica: cuyos microconstituyentes son perlita y grafito. Son las de mayor interés debido a las mejores características mecánicas. Fundición gris ferritico-perlítica 16

17 FUNDICIONES ALEADAS Fundiciones Aleadas: Son aquellas fundiciones que contienen en cantidades suficientes elementos de aleación como para modificas sus propiedades mecánicas y físicas. Los elementos más comunes son: Cr, Cu, Mo y Ni. Presentan especial interés: Fundiciones resistentes a altas temperaturas, con Cr Fundiciones resistentes a la corrosión, con Cu, Ni o Cr 17

18 FUNDICIONES ESPECIALES Fundiciones Maleables : el carbono se presenta en forma de grafito nodular (que no crea efecto de entalla y tanta discontinuidad en la matriz como el grafito laminar) en una matriz ferrítica. Se obtienen a partir de las fundiciones blancas dando: Fundición maleable europea o de corazón blanco: se obtienen por medio de descarburación de la fundición blanca. Fundición maleable Americana o de corazón negro: se obtienen mediante recocido de larga duración de la fundición blanca 18

19 FUNDICIONES ESPECIALES Fundiciones Dúctiles y de Grafito Difuso Fundición esferoidal (500x) 19

20 TRATAMIENTOS TÉRMICOS Se realizan tratamientos térmicos a las fundiciones grises con el fin de optimizar el comportamiento de la pieza. Se las puede realizar los mismos tratamientos que a los aceros Recocido Normalizado Temple Revenido Se modificara la estructura de la matriz ya que el grafito no se ve influenciado por el tratamiento térmico 20

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