Tabla de Contenidos. Introducción. Hierro Gris. Hierro nodular. Dimensiones estándar. Información adicional

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3 Tabla de Contenidos Introducción HIERRO FUNDIDO: Evolución de VERSA-BAR VERSA-BAR Ventajas de VERSA-BAR Beneficios con VERSA-BAR Aplicaciones más comunes de VERSA-BAR Hierro Gris Descripción de clases Aplicaciones típicas de VERSA-BAR en hierro gris VERSA-BAR FC Hierro gris perlítico/ferrítico VERSA-BAR FC Hierro gris perlítico VERSA-BAR GMI (Glass Mold Iron/Hierro para molde de vidriería) - Hierro gris con grafito refinado Evaluación de las propiedades mecánicas Hierro nodular Descripción de clases Aplicaciones típicas de VERSA-BAR en hierro nodular VERSA-BAR FE Hierro nodular ferrítico VERSA-BAR FE Hierro nodular ferrítico/perlítico VERSA-BAR FE Hierro nodular perlítico/ferrítico VERSA-BAR FE Hierro nodular perlítico VERSA-BAR ADI - Hierro nodular austemperado Evaluación de las propiedades mecánicas Dimensiones estándar Formas redondas Formas rectangulares Formas cuadradas Información adicional Comparación relacional de Propiedades mecánicas de VERSA-BAR y otras propiedades Grados de VERSA-BAR comparados con otros estándares Fórmulas útiles / Factores de conversión

4 Introducción HIERRO FUNDIDO: Evolución de VERSA-BAR Los hierros gris y nodular son aleaciones de hierro-carbono-silicio. Al hierro fundido se le añade carbono en cantidades que excedan la cantidad de éste retenida en la solución sólida austenítica y precipite formando grafito. El grafito puede estar en forma de laminillas (hierro gris) o en nódulos (hierro nodular). Las figuras 1a y 1b muestran la microestructura típica de estos dos tipos de hierro. La forma y distribución del grafito, así como la estructura de la matriz, afectan directamente las propiedades del hierro fundido. Por este motivo la selección de la clase correcta de VERSA-BAR o de cualquier otro hierro fundido es el primer y más crucial paso para el desarrollo de nuevas aplicaciones. Además de los tipos estándares de hierros fundidos, puede ser necesario contemplar ciertas variaciones añadiéndoles aleaciones o con procesos de tratamiento térmico para ayudar a alcanzar las mejores propiedades metalúrgicas para cada necesidad. El técnico de ventas de VERSA-BAR puede ayudarlo a seleccionar el material más adecuado. Cuantos más productos y aplicaciones conozcamos, más podrá VERSA-BAR responder a sus necesidades. La evolución constante de la tecnología de fundición del hierro permite desarrollar nuevas aplicaciones para el hierro fundido. Esa evolución se aprecia claramente en la fundición continua, y VERSA-BAR en particular, está al frente de esa evolución. Nosotros estamos perfeccionando constantemente los procesos y técnicas para ofrecer más y mejores alternativas económicas y obtener formatos con mejor calidad y desempeño. VERSA-BAR de colada continua es la tecnología de punta de este tipo de fundición. Figura 1a Hierro Gris Figura 1b Hierro Nodular 4

5 Introducción VERSA-BAR El proceso de fundición continua ha sido desarrollado como método alternativo para la producción de hierro fundido sin moldes o procesos tradicionales de moldeo. El proceso consiste en vaciar el hierro fundido a un horno alimentador en cuyo lado inferior se ha puesto un molde de grafito refrigerado por agua. Se hala horizontalmente la barra del horno en la medida que la presión ferrostática alimenta el hierro fundido a través del molde. La fabricación del molde altamente controlada determina la forma y estructura de la barra de fundición continua producida. La refrigeración con agua dentro del molde inicia el proceso de enfriamiento gradual. Esto permite obtener una solidificación homogénea y una microestructura uniforme. A medida que la barra recorre la máquina en toda su extensión, se completa el proceso de solidificación. Luego se corta según las medidas solicitadas por los clientes. (Figura 2). 1. Metal líquido 2. Boca de alimentación 3. Horno de alimentación 4. Coquilla de grafito refrigerada por agua 5. Rodillos de apoyo 6. Tablero de control 7. Unidad de tracción 8. Unidad de corte 9. Unidad de quiebre 10. Barra cortada 11. Entrada y salida de agua 12. Camisa de enfriamiento por agua 13. Barra fundida - VERSA-BAR Figura 2 Proceso de Fundición Continua VERSA-BAR 5

6 Introducción El proceso de fundición continua permite producir barras brutas de fundición con estructura de grano fino. Esa estructura permite mecanizar libremente, resistencia al desgaste y buenas propiedades mecánicas. Tales características, combinadas con formas casi netamente redondas, rectangulares, cuadradas y formas especiales, hacen de la fundición continua VERSA-BAR un material económico de alto desempeño, que se puede aplicar en la producción de muchos componentes metálicos. (Figura 3). Figura 3 Formas Especiales Cercanas a la Geometría Final de la Pieza Ventajas VERSA-BAR VERSA-BAR presenta muchas ventajas notables si se lo compara con otros hierros fundidos. Debido a la naturaleza del proceso de fabricación, se pueden evitar muchos defectos típicos de los métodos tradicionales de fundición. Tales defectos costosos, encontrados en otros fundidos, constituyen la mayor causa de pérdidas por deterioro y maquinado, los cuales raramente se encuentran en los productos VERSA-BAR de fundición continua. Algunos de estos defectos pueden ser: Burbujas de gas: Defectos que ocurren internamente en la fundición y que por lo general presentan una apariencia redonda con superficies internas suaves. A veces son alargadas y presentan diferentes tamaños. En la producción de VERSA-BAR, la coquilla de grafito, al contrario de los moldes y otros materiales de moldeo de fundición tradicionales, no produce gases al ser sometida a las altas temperaturas del hierro fundido. Rechupes centralizados: vacío formado por falta de hierro fundido en la sección durante la solidificación. El flujo continuo de material fundido a través del horno de alimentación de VERSA-BAR evita que estos defectos ocurran. Inclusión de escoria: Este residuo no metálico siempre causa problemas en las fundiciones que operan con moldes cerrados. Por lo general esas impurezas se derraman junto con el hierro del crisol al molde. El proceso VERSA-BAR empieza vertiendo el hierro líquido al horno de alimentación, eso hace que las impurezas tales 6

7 Introducción como las escorias floten por encima del hierro líquido desde donde se retiran con facilidad y permanecen alejadas de la salida de hierro al molde de grafito en la base del horno. Problemas de estanqueidad: En la fundición de arena no es raro hallar secciones con estructura de grano abierto que, al ejercer una presión en aplicaciones con fluidos, puede ocurrir una filtración a través de los micro-orificios en esa estructura abierta. Con VERSA-BAR, el grafito refrigerado con agua permite una velocidad de enfriamiento más rápida y uniforme del hierro líquido (módulo de enfriamiento). Ese módulo de enfriamiento es responsable de una característica importante de VERSA-BAR; se trata de la densidad del grano que brinda fuerza y protección contra las filtraciones, una característica fundamental en la producción de componentes hidráulicos. (Véase Figura 4). Figura 4 Componentes Hidráulicos ( manifolds, pistones, tapas, cuerpos de válvulas) Beneficios de VERSA-BAR Comparativamente con el acero (Peso y amortiguación) Densidad de VERSA-BAR = 0,26 lbs/pul 3 Densidad del acero = 0,284 lbs/pul 3 La densidad de VERSA-BAR es aproximadamente un 10% inferior al acero, debido al contenido de carbono (densidad = 0,0794 lbs/pul 2 ) en forma de grafito en la estructura del hierro fundido. Esto se traduce en menor peso y mejores propiedades de amortiguamiento, por lo tanto, VERSA-BAR se desempeña mejor, pues reduce el ruido y las vibraciones, una consideración importante para el caso de engranajes y otros componentes de máquinas. Menos remoción de rebabado El proceso de fundición continua de VERSA-BAR permite producir barras en diferentes formas y dimensiones. Pueden producirse barras con dimensiones muy cercanas a las deseadas a la pieza terminada. VERSA-BAR fundido tiene una superficie libre de incrustaciones de arena, líneas divisoras, surcos y otros defectos producidos por los vaciaderos y respiraderos encontrados en otras fundiciones. Esto permite hacer cortes suaves ininterrumpidos con menos tiempo para mecanizar una pieza de VERSA-BAR. 7

8 Introducción Mejor maquinabilidad Además del beneficio de tener menos material para remover, VERSA-BAR ofrece otras características atractivas. El alto porcentaje de grafito en la microestructura de VERSA-BAR opera como rompe-virutas y lubricante de mecanización natural. Con eso se obtiene mayor velocidad de corte y menor desgaste de herramientas. Los mejores resultados se obtienen con el hierro gris ferrítico y todas las clases de hierro nodular de VERSA-BAR. Grados de elevada resistencia La forma y el tamaño del grafito afectan enormemente la resistencia de la barra. Cuanto más grande el nódulo de grafito, menos resistencia tendrá. En VERSA-BAR el proceso de solidificación da como resultado partículas de grafito muy finas, con excelentes propiedades mecánicas. Eliminación de costos en matrices de moldeo (modelos y cajas de machos) Ya que VERSA-BAR se puede producir en diferentes tamaños y formas, es posible seleccionar un tamaño o forma que se acerque a las dimensiones finales del componente por mecanizar. A menudo esto elimina el alto costo de la fundición mecanizada. Además reducirá considerablemente el tiempo necesario para obtener prototipos o partes de producción y el costo final del producto. Menor desecho después del mecanizado En el proceso de maquinado siempre se presenta una lucha contra los defectos de fundición. Estos problemas se deben tener en cuenta al costear el maquinado. La consistencia es el nombre del juego en la productividad del maquinado. VERSA-BAR, por ser libre de defectos de fundición, es el mejor producto en términos de maquinado. Tratamientos térmicos y de superficie VERSA-BAR admite diferentes tipos de tratamientos térmicos y otros tratamientos de superficie. Estos procesos pueden mejorar la resistencia a la fatiga, al desgaste y la resistencia a la corrosión. Prácticas tradicionales de tratamiento térmico funcionan bien con VERSA-BAR. (Consulte su servicio local de tratamiento térmico acerca del proceso más adecuado a sus necesidades). Endurecimiento de superficie de guías de válvula, recubrimiento de cromo duro en moldes para vidriería (Figura 5), nitruración y disparo con granalla en engranajes son ejemplos de los tratamientos de superficie utilizados en VERSA-BAR. Figura 5 VERSA-BAR GMI 8

9 Introducción Aplicaciones más comunes de VERSA-BAR Cualquier componente que actualmente sea producido en hierro gris, nodular, acero, aluminio o bronce, se puede perfectamente convertir a VERSA-BAR. La Tabla 1 muestra las aplicaciones más comunes en las que se usa VERSA-BAR, o en las que se puede sustituir el hierro fundido y otros materiales. SEGMENTO DEL MERCADO COMPONENTES Manifolds, émbolos, tapas de cilindros, Hidráulica y neumática pistones de cilindros, cuerpos de válvulas, rotores. Industria del vidrio Moldes, pines, punzones, cuellos, machos. Poleas, acoples, rodillos, ejes, reglas guías, Máquinas y Equipos bujes, arandelas, tuercas, engranajes, contrapesos. Tapas para cojinetes, distanciadores, Autopartes émbolos para pistón de freno, anillos, guías de válvulas, asientos de válvulas. Otros Protectores para termopar, coquillas, retenedores, placas de válvulas, matrices. Tabla 1 Aplicaciones típicas de VERSA-BAR Estos ejemplos muestran la versatilidad de VERSA-BAR y sus variadas aplicaciones. Desde simples arandelas y poleas, hasta piezas complejas tales como moldes para la industria del vidrio, así como válvulas y colectores para la industria hidráulica. Las piezas VERSA-BAR sirven para las aplicaciones más diversas y exigentes. Para ayudarlo a elegir, contáctese con nuestro personal de soporte: Tupy Fundições Ltda. Teléfono Nuestro correo electrónico: versabar@tupy.com.br 9

10 Hierro Gris Descripción de clases Las clases de hierro gris producidas por fundición continua son las siguientes: VERSA-BAR FC-200 (ASTM A48 Clase 30) - Hierro gris perlítico/ferrítico VERSA-BAR FC-300 (ASTM A48 Clase 40) - Hierro gris perlítico VERSA-BAR GMI (Glass Mold Iron) - Hierro gris con grafito refinado En todas estas clases el grafito está presente en forma de laminillas. Las características del grafito y de la matriz influyen en las siguientes propiedades: - Maquinado - Dureza - Resistencia al desgaste - Límite de resistencia a la tracción - Acabado superficial y otros La especificación del hierro gris más común contiene grafito forma VII, tipo A, tamaño 3-6, según la norma ASTM A247. En la clase FC-200 el grafito está distribuido en una matriz perlítica/ferrítica. Este material puede utilizarse mejor en la fabricación de piezas que exigen fuerza mediana, buena absorción de vibraciones, buena conductividad térmica y mejor mecanizado. La clase FC-300 presenta la misma distribución de grafito, pero en matriz esencialmente perlítica, que aporta mejores propiedades mecánicas y mejor respuesta al tratamiento térmico. En la clase GMI (moldes para vidriería) el grafito es esencialmente tipo D, tamaño 6 8 en matriz ferrítica/ perlítica. 10

11 Hierro Gris Aplicaciones típicas de VERSA-BAR en hierro gris VERSA-BAR FC-200 VERSA-BAR FC-200 Tiene como principal característica una excelente maquinabilidad, permitiendo más velocidad de corte y reducción del desgaste prematuro de las herramientas. Es apropiado para aplicaciones que exijan propiedades mecánicas medias, tales como bujes, poleas, anillos, garruchas, coquillas, bridas, tapones, estructuras de máquina, cojinetes, acoples, etc. VERSA-BAR FC-300 VERSA-BAR FC-300 por sus mayores propiedades mecánicas, presenta buen acabado superficial y buena estanqueidad. Resulta muy adecuado también para aplicaciones sujetas al desgaste, tales como pistones, válvulas hidráulicas, moldes, coquillas, acoples, espaciadores, etc. VERSA-BAR GMI VERSA-BAR GMI tiene como principal característica un excelente acabado superficial, buena maquinabilidad y excelente conductividad térmica. Adecuado para la fabricación de piezas para la industria del vidrio, tales como moldes, pines y cuellos, etc. 11

12 Hierro Gris VERSA-BAR FC Hierro gris perlítico/ferrítico Descripción VERSA-BAR FC-200 es un hierro gris cuya característica principal es su excelente maquinabilidad, esto aumenta la velocidad de corte y reduce el desgaste prematuro de las herramientas. Esta especificación es similar a la ASTM A48 Clase 30. Microestructura La microestructura típica de VERSA-BAR FC-200 presenta grafito en forma laminar, forma VII, tipo A, tamaño 3-6 según la norma ASTM A247. La matriz es predominantemente perlítica con un 5% a 20% de ferrita. La periferia está compuesta de grafito tipo D, tamaño 6 8 y matriz esencialmente ferrítica con un 5% máximo de carburos dispersos. (Figuras 6 y 7). Figura 6 Microestructura típica en el núcleo (VERSA-BAR FC-200) Figura 7 Microestructura típica en la periferia (VERSA-BAR FC-200) 12

13 Hierro Gris Propiedades mecánicas Los valores mínimos de dureza y límite de resistencia a la tracción de VERSA-BAR FC-200 se especifican en la Tabla 2 y se refieren a resultados encontrados en muestras de pruebas tomadas de la sección radial media de la barra. Dimensión Dureza Fuerza de elasticidad (min.) (pulgada) (mm) (BHN) (Psi) (MPa) hasta hasta , , , , , , , , , Tabla 2 Dureza y Limite de resistencia a la tracción de VERSA-BAR FC-200 El límite de resistencia a la tracción varía según el espesor de la sección y el diámetro de la barra (Figura 8). Cuanto más grande sea el diámetro de la barra, menor será su límite de resistencia a la tracción debido a las diferentes velocidades de solidificación y enfriamiento. El limite de resistencia a la tracción de una barra de 1 pulgada de diámetro corresponde a psi (especificación mínima). Los resultados típicos se muestran en las Figuras 8, 9 y 10. Los resultados en diferentes secciones de la barra se muestran en las Figuras 9 y 10: Figura 8 Limite de resistencia a la tracción de VERSA-BAR FC-200 (resultados típicos y especificaciones mínimas) 13

14 Hierro Gris Figura 9 Limite de resistencia a la tracción en diferentes puntos de la sección de VERSA-BAR FC-200 (resultados típicos) Figura 10 Dureza de VERSA-BAR FC-200 (resultados típicos y especificaciones mínimas) Composición química La composición química general para VERSA-BAR FC-200, se muestra en la Tabla 3, las propiedades mecánicas dependen de la composición química. El análisis químico se refiere a muestras tomadas del horno de fusión y podrán variar ligeramente cuando son comparadas con la composición química de la pieza. 14

15 Hierro Gris Elemento % C Si Mn S 0.20 máx. P 0.10 máx. Nota 1: Los rangos del carbono son especificados a cada grupo de medidas para controlar el tipo y tamaño de las laminas de grafito. La variación dentro del mismo es de aproximadamente un 0,20%. Tabla 3 Composición Química de VERSA-BAR FC-200 Tratamiento térmico VERSA-BAR FC-200 puede tratarse en aceite para aumentar la dureza en la periferia, aumentando así la resistencia al desgaste. Otro tratamiento térmico usual es el recocido, usado para reducir la dureza, y mejorar el mecanizado. Para tratamientos térmicos específicos, póngase en contacto con nuestro equipo de soporte técnico. VERSA-BAR FC-300 Hierro gris perlítico Descripción VERSA-BAR FC-300 es un hierro gris con estructura totalmente perlítica que le brinda propiedades mecánicas superiores, buen acabado superficial y buena capacidad de endurecimiento. Otra característica importante que conviene señalar es su buena estanqueidad. Esto da buenos resultados en aplicaciones que trabajan a presión tales como componentes hidráulicos. Esta especificación es similar a la ASTM A48 Clase 40. Microestructura La microestructura típica de VERSA-BAR FC-300 presenta grafito en forma laminar, forma VII, tipo A, tamaño 3 6 según la norma ASTM A247. La matriz es predominantemente perlítica, con un 10% máximo de ferrita. La periferia presenta grafito tipo D, tamaño 6-8 en matriz ferrítica/perlítica con aproximadamente un 5% de carburos dispersos. (Figuras 11 y 12). Figura 11 Microestructura típica en el núcleo (VERSA-BAR FC-300) Figura 12 Microestructura típica en la periferia (VERSA-BAR FC-300) 15

16 Hierro Gris Propiedades Mecánicas Los valores mínimos de dureza y límite de resistencia a la tracción de VERSA-BAR FC-300 son especificados en la Tabla 4 y se refieren a resultados encontrados en muestras de pruebas tomadas de la sección radial media de la barra. Dimensión Dureza UTS (min.) (pulgada) (mm) (BHN) (Psi) (MPa) hasta hasta , , , , , , , , Tabla 4 Dureza y Limite de resistencia a la tracción de VERSA-BAR FC-200 El límite de resistencia a la tracción varía según el espesor de la sección y el diámetro de la barra (Figura 13). Cuanto más grande sea el diámetro de la barra, menor será su límite de resistencia a la tracción debido a las diferentes velocidades de solidificación y enfriamiento. La resistencia a la tracción de una barra de 1 pulgada de diámetro corresponde a psi (especificación mínima). Los resultados típicos se muestran en las Figuras 13, 14 y 15. Los resultados en diferentes secciones de la barra se muestran en las Figuras 14 y 15: Figura 13 Limite de resistencia a la tracción de VERSA-BAR FC-300 (resultados típicos y especificaciones mínimas) 16

17 Hierro Gris Figura 14 Limite de resistencia a la tracción en diferentes puntos de la sección de VERSA-BAR FC-300 (resultados típicos) Figura 15 Dureza de VERSA-BAR FC-300 (resultados típicos y especificaciones mínimas) Composición química La composición química general para VERSA-BAR FC-300, se muestra en la Tabla 5, las propiedades mecánicas dependen de la composición química. El análisis químico se refiere a muestras tomadas del horno de fusión y podrán variar ligeramente cuando son comparadas con la composición química de la pieza. Elemento % C Si Mn S 0.20 máx. P 0.10 máx. Nota 1: Los rangos del Carbono son especificados a cada grupo de medidas para controlar el tipo y tamaño de las láminas de grafito. La variación dentro del mismo es de aproximadamente un 0,20%. Tabla 5 Composición Química de VERSA-BAR FC

18 Hierro Gris Tratamiento térmico Se usa VERSA-BAR FC-300 cuando la dureza es un factor crítico para el componente, permitiendo utilizar el tratamiento térmico para aumentar la resistencia mecánica, la dureza y la resistencia al desgaste. Los tratamientos térmicos más usuales son: Inducción y endurecimiento por llama templando en aceite. Nuestro equipo técnico está a su disposición para ofrecerle más información técnica sobre el tratamiento térmico para dimensiones específicas. VERSA-BAR GMI (Glass Mold Iron/Hierro para molde de vidriería) Hierro gris con grafito refinado Descripción VERSA-BAR GMI es un hierro gris con grafito, esencialmente tipo D. Originalmente desarrollado para la producción de moldes para la industria del vidrio, VERSA-BAR GMI presenta grafito extremamente refinado que proporciona un excelente acabado superficial. Se caracteriza también por su excelente maquinabilidad y buena conductividad térmica. Cuando se la somete a ciclos repetitivos de calentamiento/enfriamiento, esta clase de VERSA-BAR presenta buena estabilidad dimensional debido al pequeño tamaño del grafito en una matriz predominantemente ferrítica. Microestructura La microestructura típica de VERSA-BAR GMI está compuesta por grafito refinado, forma VII, tipo D (70% mín.), tamaño 6-8, según la norma ASTM A247. La matriz es ferrítica con aproximadamente un 15% de perlita y con un máximo del 5% de carburos dispersos. (Véase figura 16). Figura 16 Microestructura típica de VERSA-BAR GMI 18

19 Hierro Gris Propiedades mecánicas Los valores mínimos de dureza y límite de resistencia a la atracción de VERSA-BAR GMI están especificados más adelante y se refieren a resultados encontrados en cuerpos de prueba tomados de la sección radial media de la barra. Limite de resistencia a la tracción = psi (170 MPa) min. Dureza (BHN) = Los resultados típicos se presentan en la Figura 17 como sigue: Figura 17 Dureza de VERSA-BAR GMI (resultados típicos y especificaciones) Propiedades físicas Conductividad térmica (W/m.K) 100 a 400ºC = 41 a 44 Coeficiente de expansión térmica (10-6/K) 20 ºC / 20 a 400 ºC = 10 a 12,5 Composición química La composición química general para VERSA-BAR GMI, se muestra en la Tabla 6, las propiedades mecánicas dependen de la composición química. El análisis químico se refiere a muestras tomadas del horno de fusión y podrán variar ligeramente cuando son comparadas con la composición química de la pieza. Elemento % C Si Mn 0.20 máx. S máx. P 0.08 máx. Ti máx. Tabla 7 Composición química VERSA-BAR GMI Nota 1: Los rangos del carbono son especificados a cada grupo de medidas para controlar el tipo y tamaño de la laminilla de grafito. La variación dentro del mismo es de aproximadamente un 0,20%. Nota 2: Se añade titanio para promover la formación de grafito tipo D. 19

20 Hierro Gris Tratamiento térmico VERSA-BAR GMI no es recomendado para endurecimiento. La matriz puede ser transformada totalmente a ferrítica calentando hasta los 800ºC y enfriar en el horno hasta 300ºC. Nuestro equipo técnico está a su disposición para ofrecerle más información técnica sobre el tratamiento térmico para dimensiones específicas. Evaluación de las propiedades mecánicas Normas: Las siguientes normas son usadas para evaluar las propiedades mecánicas del hierro gris: ASTM A48 ASTM E8 DIN EN 1561 Sección para tomar la muestra de la prueba La muestra usada para la prueba mecánica se toma de la sección transversal en barras hasta 5 (Figuras 18 y 19). En barras con menos de 5, los cuerpos de prueba se toman de la sección longitudinal. Las muestras para pruebas se pueden tomar de otras secciones en formas especiales. La prueba de dureza se lleva a cabo usando una bola de 5 mm con carga de 750 kgf en barras con menos de 2 y bolas de 10 mm con carga de kgf en barras hasta de 2. Figura 18 Evaluación de las propiedades mecánicas en perfil redondo Figura 19 Evaluación de las propiedades mecánicas en perfil cuadrado 20

21 Hierro nodular Descripción de clases Las clases producidas en hierro nodular por fundición continua son: VERSA-BAR FE (ASTM A536 Clase ) - Hierro nodular ferrítico VERSA-BAR FE (ASTM A536 Clase ) - Hierro nodular ferrítico/perlítico VERSA-BAR FE (ASTM A536 Clase ) - Hierro nodular perlítico/ferrítico VERSA-BAR FE (ASTM A536 Clase ) - Hierro nodular perlítico La principal característica de las clases de hierro nodular de VERSA-BAR es su estructura grafítica esferoidal que determina la resistencia, la maquinabilidad y la resistencia al desgaste. Para obtener grafitos tipo I y II de acuerdo con la norma ASTM A247 es necesario adicionar algunos elementos químicos y/o condiciones específicas de producción que modifican el grafito y lo llevan a la forma esferoidal. Esas clases de hierro nodular de VERSA-BAR son recomendadas para aplicaciones que exigen altas propiedades mecánicas, alta resistencia y excelente estanqueidad. El porcentaje de ferrita o perlita en la matriz determina las propiedades mecánicas del material y por consiguiente, la clase del producto. El limite de resistencia a la tracción del hierro nodular VERSA-BAR en la condición bruta puede variar de a psi (400 a 700 MPa) con alargamientos del 18% al 3%. Aplicaciones típicas de VERSA-BAR en hierro nodular VERSA-BAR FE VERSA-BAR FE Las principales características del hierro nodular en las clases y , con matriz ferrítica y ferrítica/ perlítica son la buena maquinabilidad, excelente acabado superficial y excelente estanqueidad. Tienen límite de resistencia a la tracción y alargamiento similares a los aceros SAE 1020/ Esta clase es buena para aplicaciones tales como componentes de máquinas que suelen sufrir impactos y que sean resistentes a las fracturas. VERSA-BAR FE es una excelente elección para componentes hidráulicos que operan a altas presiones tales como manifolds, pistones, tapas de cilindros, camisas de inyectores, bombas hidráulicas y moldes. 21

22 Hierro nodular VERSA-BAR FE y FE VERSA-BAR FE y FE El hierro nodular perlítico/ferrítico y nodular perlítico clases y poseen óptima templabilidad, elevadas propiedades mecánicas, limite de resistencia a la tracción y alargamiento similar a la de los aceros SAE 1040/1045. Esto hace que esas clases sean una buena elección para aplicaciones de componentes de máquinas que exijan resistencia al desgaste y tratamientos térmicos superficiales. Algunos ejemplos: engranajes, ejes, pernos para eje, tuercas, cuerpos moledores, vástagos de pistón, cojinetes, asientos de válvula, etc. Hierro nodular ferrítico - VERSA-BAR FE Descripción VERSA-BAR FE (clase ) es un hierro nodular con grafito tipo I y II, en una matriz completamente ferrítica obtenida por tratamiento térmico. Además de su excelente maquinabilidad, la matriz ferrítica proporciona alta tenacidad y alta permeabilidad magnética. Este material presenta en condición bruta de fusión, limite de resistencia a la tracción y alargamiento, similares al acero SAE 1020 laminado en caliente. Esta especificación es similar a la clase según norma ASTM A536 Microestructura La microestructura típica de VERSA-BAR FE (clase ) está constituido por grafito esferoidal, forma I y II, tamaño 5-8, como lo indica la norma ASTM A247. La matriz es totalmente ferrítica. (Figuras 20 y 21). Figura 20 Microestructura típica en el núcleo (VERSA-BAR FE-40015) Figura 21 Microestructura típica en la periferia (VERSA-BAR FE-40015) 22

23 Hierro nodular Propiedades mecánicas Los valores mínimos de dureza, límite de resistencia a la tracción, limite de fluencia y alargamiento de VERSA-BAR FE (clase ) se muestran en la Tabla 7. Dimensiones Dureza (pulgadas) (mm) (BHN) 1,000 21,000 25,4 533, Limite de resistencia a la tracción = psi (414 MPa) min. Limite de fluencia = psi (276 MPa) min. Alargamiento = 18 (%) min. Tabla 7 Propiedades mecánicas de VERSA-BAR FE Los resultados típicos se presentan en las Figuras 22, 23 y 24 como sigue: Figura 22 Limite de resistencia a la tracción y limite de fluencia de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones mínimas) 23

24 Hierro nodular Figura 23 Dureza de VERSA-BAR FE (resultados típico y Especificaciones) Figura 24 Alargamiento de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones) Composición química La composición química general para VERSA-BAR FE (Clase ) se muestra en la Tabla 8, las propiedades mecánicas dependen de la composición química. El análisis químico se refiere a muestras tomadas del horno de fusión y podrán variar ligeramente cuando son comparadas con la composición química de la pieza. Elemento % C Si Mn 0.20 máx. S máx. P 0.10 máx. Mg Tabla 8 Composición Química de VERSA-BAR FE Nota 1: Los rangos de carbono son especificados para cada grupo de medidas y la variación dentro de la misma es de aproximadamente un 0,20%. Nota 2: Se adiciona Mg para promover la obtención del grafito esferoidal. 24

25 Hierro nodular Tratamiento térmico VERSA-BAR FE (clase ) puede templarse en aceite para alcanzar una dureza de aproximadamente 45 HRC. Este material no es recomendable para endurecimiento superficial. Sin embargo, cuando se requiere alta dureza superficial se puede usar la nitruración para lograrlo. La Figura 25 presenta algunos resultados típicos. Por favor contactar a nuestro equipo técnico para aplicaciones específicas. Figura 25 - resultados de dureza superficial en muestras hierro nodular ferrítico. Nitruración por plasma a 500ºC por 2 horas. VERSA-BAR FE Hierro nodular ferrítico/perlítico Descripción VERSA-BAR FE (clase ) es un hierro nodular con grafito tipo I y II, en una matriz ferrítica/perlítica obtenida bruta de fundición o por tratamiento térmico. Este material posee límite de resistencia a la tracción y limite de fluencia similares a los aceros SAE 1030 laminados en caliente. Sus principales características son la buena maquinabilidad, buen acabado superficial y resistencia a la estanqueidad. Esta especificación es similar a la ASTM A536 clase Microestructura La microestructura típica de VERSA-BAR FE (clase ) esta compuesto de grafito esferoidal, formas I y II, tamaño 5-8. La matriz es esencialmente ferrítica con aproximadamente un 25% de perlita y un máximo de 5% de carburos dispersos. (Figuras 26 y 27). Figura 26 Microestructura típica en el núcleo (VERSA-BAR FE-45012) Figura 27 Microestructura típica en la periferia (VERSA-BAR FE-45012) 25

26 Hierro nodular Propiedades Mecánicas Los valores típicos de dureza, límite de resistencia a la tracción, límite de fluencia y alargamiento de VERSA-BAR FE (clase ) se especifican en la Tabla 9. Dimensiones Dureza (pulgada) (mm) (BHN) Limite de resistencia a la tracción = psi (450 MPa) min. Limite de fluencia = psi (310 MPa) min. Alargamiento = 12% min. Tabla 9 Propiedades mecánicas de VERSA-BAR FE Los resultados típicos se muestran en las Figuras 28, 29 y 30 como sigue: Figura 28 Limite de resistencia a la tracción y limite de fluencia de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones mínimas) 26

27 Hierro nodular Figura 29 Dureza de VERSA-BAR FE (resultados típico y Especificaciones) Figura 30 Alargamiento de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones) Composición química La composición química general para VERSA-BAR FE (clase ) se muestra en la Tabla 10, las propiedades mecánicas dependen de la composición química. El análisis químico se refiere a muestras tomadas del horno de fusión y podrán variar ligeramente cuando son comparadas con la composición química de la pieza. 27

28 Hierro nodular Elemento % C Si Mn 0.20 máx. S máx. P 0.10 máx. Mg Tabla 10 Composición Química de VERSA-BAR FE Nota 1: Los rangos de carbono son especificados para cada grupo de medidas y la variación dentro de la misma es de aproximadamente un 0,20%. Nota 2: Se adiciona Mg para promover la obtención del grafito esferoidal. Tratamiento térmico VERSA-BAR FE (clase ) puede templarse en aceite para alcanzar una dureza de aproximadamente 45 HRC. Este material no es recomendable para hacer endurecimiento superficial tales como llama y tratamiento térmico por inducción. Cuando se requiere una dureza superficial alta, se recomienda un tratamiento térmico de nitruración. Por favor contactar a nuestro equipo técnico para aplicaciones específicas. VERSA-BAR FE Hierro nodular Perlitico/Ferrítico Descripción VERSA-BAR FE (clase ) es un hierro nodular con grafito tipo I y II, en una matriz perlítica/ ferrítica. Esta matriz perlítica/ferrítica ofrece propiedades mecánicas superiores, buen acabado superficial y buen endurecimiento, lo que permite aplicaciones para partes que requieran alto límite de resistencia a la tracción y resistencia al desgaste. En su condición bruta de fundición este material ofrece límite de resistencia a la tracción y limite de fluencia similares a los aceros SAE 1040 laminados en caliente. Esta especificación es similar según la norma ASTM A536 a la clase Microestructura La microestructura típica de VERSA-BAR FE (clase ) está compuesta de grafito esferoidal, forma I y II, tamaño 5 8 según la norma ASTM A247. La matriz es perlítica/ferrítica con aproximadamente un 50% de ferrita y un 5% máximo de carburos dispersos. (Véanse figuras 31 y 32). Figura 31 Microestructura típica en el núcleo (VERSA-BAR FE-55006) Figura 32 Microestructura típica en la periferia (VERSA-BAR FE-55006) 28

29 Hierro nodular Propiedades mecánicas Los valores mínimos de dureza, límite de resistencia a la tracción, límite de fluencia y alargamiento de VERSA-BAR FE están especificados en la Tabla 11 Dimensiones Dureza (pulgada) (mm) (BHN) 1,000 3,000 2,.4 76, ,001 21,000 76,2 533, Limite de resistencia a la tensión = psi (552 MPa) min. Limite de fluencia = psi (380 MPa) min. Alargamiento = 6 (%) min. Tabla 11 Propiedades mecánicas de VERSA-BAR FE Los resultados típicos se presentan en las Figuras 33, 34 y 35 como sigue: Figura 33 Limite de resistencia a la tracción y limite de fluencia de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones mínimas) Figura 34 Dureza de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones mínimas) 29

30 Hierro nodular Figura 35 Alargamiento de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones) Composición química La composición* química general para VERSA-BAR FE (clase ) se presenta en la Tabla 12, esta composición determina las propiedades mecánicas. El análisis químico se refiere a muestras tomadas del horno de fusión y podrán variar ligeramente si se las compara con la química de la pieza. Elemento % C Si Mn 0.20 máx. S máx. P 0.10 máx. Mg Tabla 12 Composición Química de VERSA-BAR FE Nota 1: Los rangos de carbono son especificados para cada grupo de medidas y la variación dentro de la misma es de aproximadamente un 0,20%. Nota 2: Se adiciona Mg para promover la obtención de grafito esferoidal. * Es posible añadir elementos que promuevan la formación de perlita, dependiendo del tamaño de la barra. Tratamiento térmico La matriz de VERSA-BAR FE ofrece buena posibilidad de endurecimiento, permitiendo endurecimiento por inducción, temple en aceite (para alcanzar durezas de 50 HRC) y tratamientos de normalización. Esto podrá realizarse para obtener una variedad de mejoras en cuanto a las propiedades mecánicas. Por favor contactar a nuestro soporte técnico en caso de que tenga alguna duda. 30

31 Hierro nodular VERSA-BAR FE hierro nodular perlítico Descripción VERSA-BAR FE (clase ) es un hierro nodular con grafito tipo I y II en una matriz predominantemente perlítica obtenida bruta de fundición por la adición de elementos que promueven la formación de perlita. Este material en su condición bruta de fundición tiene límites de resistencia a la tracción y limite de fluencia similares a los aceros SAE 1045 laminados en caliente. Esa especificación es similar a la norma ASTM A536 clase Microestructura La microestructura típica de VERSA-BAR FE está compuesta de grafito esferoidal, tipo I y II, tamaño 5-8, según la norma ASTM A247. Su matriz es predominantemente perlítica conteniendo hasta un 25% de ferrita y un máximo de 5% de carburos dispersos (Figuras 36 y 37). Figura 31 Microestructura típica en el núcleo (VERSA-BAR FE-70002) Figura 32 Microestructura típica en la periferia (VERSA-BAR FE-70002) Propiedades Mecánicas Los valores mínimos de dureza, límite de resistencia a la tracción, límite de fluencia y alargamiento de VERSA-BAR FE se muestran en la Tabla 13. Dimensiones Dureza (pulgada) (mm) (BHN) Limite de resistencia a la tracción = psi (700 MPa) min. Limite de fluencia = psi (480 MPa) min. Alargamiento = 3 (%) min. Tabla 13 Propiedades mecánicas de VERSA-BAR FE

32 Hierro nodular Los resultados típicos son presentados en las Figuras 38, 39 y 40 como sigue: Figura 38 Limite de resistencia a la tracción y limite de fluencia de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones mínimas) Figura 39 Dureza de VERSA-BAR FE (resultados típico y Especificaciones) Figura 40 Alargamiento de VERSA-BAR FE (resultados típicos y especificaciones) 32

33 Hierro nodular Composición química La composición* química general para VERSA-BAR FE se muestra en la Tabla 14, esta composición determina las propiedades mecánicas. El análisis químico se refiere a muestras tomadas del horno de fusión y podrán variar ligeramente si se las compara con la química de la pieza. Elemento % C Si Mn 0.20 máx. S máx. P 0.10 máx. Mg Tabla 15 Composición Química de VERSA-BAR FE Nota 1: Los rangos de carbono son especificados para cada grupo de medidas y la variación dentro de la misma es de aproximadamente un 0,20%. Nota 2: Se adiciona Mg para promover la obtención de grafito esferoidal. * Es posible añadir elementos que promuevan la formación de perlita, dependiendo del tamaño de la barra. Tratamiento térmico La matriz de VERSA-BAR FE ofrece una buena capacidad de endurecimiento por inducción, temple en aceite (para llegar a 50 HRC) y normalización, para obtener una combinación de propiedades mecánicas mejoradas. Esta clase de material también puede someterse a tratamiento de nitruración. Los resultados típicos se presentan en la Figura 41. Figura 41 - resultados de dureza superficial en muestras hierro nodular perlítico. Nitruración por plasma a 500ºC por 2 horas. 33

34 Hierro nodular VERSA-BAR Adi Hierro nodular austemplado VERSA-BAR ADI es un hierro nodular aleado y tratado térmicamente. Se le añaden Cu, Ni y Mo para mejorar su capacidad de someterse a tratamiento térmico y obtener propiedades mecánicas superiores que las obtenidas en el estado bruto de fundición. El tratamiento térmico consiste en una austenitización completa seguida de temple a una temperatura de 230ºC 450ºC para obtener una estructura austenoferrítica o bainítica. La estructura ofrece una buena combinación de dureza, limite de resistencia a la tracción y resistencia al desgaste. El rango de propiedades disponibles para VERSA-BAR ADI depende de la elección de los parámetros de tratamiento térmico. Los parámetros están establecidos en la norma ASTM 897 (VerTabla 15). Nuestro equipo técnico podrá aportarle información técnica adicional sobre estas clases de hierro nodular. Clase UTS (psi) YS (psi) Along. (%) Dureza (HB) Tabla 15 Propiedades mecánicas de VERSA-BAR ADI Algunas aplicaciones de VERSA-BAR ADI se presentan en la Figura 42. Figura 42 Aplicaciones de VERSA-BAR ADI. Engranajes en VERSA-BAR ADI son usualmente aleados con Cu-Mo y son producidos en grado 3. 34

35 Hierro nodular Evaluación de las propiedades mecánicas Normas: Las siguientes normas son las usadas para evaluar las propiedades mecánicas del hierro nodular: ASTM A536 ASTM E8 ASTM A897 DIN EN 1563 Sección para tomar la muestra de la prueba La muestra usada para la prueba mecánica se toma de la sección transversal en barras hasta 5 (Figuras 43 y 44). En barras inferiores a 5, los cuerpos de prueba se toman de la sección longitudinal. Las muestras para pruebas se pueden tomar de otras secciones en formas especiales. La prueba de dureza se lleva a cabo usando una bola de 5 mm con carga de 750 kgf en barras con menos de 2 y bolas de 10 mm con carga de 3000 kgf en barras hasta de 2. Figura 43 Evaluación de las propiedades mecánicas en perfiles redondos Figura 44 Evaluación de las propiedades mecánicas en perfiles cuadrados 35

36 Dimensiones estándar Formas redondas Maquinado Diámetro Tolerancia Peso recomendable nominal dimencional (+/-) teórico in el diámetro (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (Ib/ft) (kg/m) Longitud estándar: 72" (+3"/- 0")/1830 mm (+76,2 mm/-0 mm) Flexión: 1,125" x 3 pies sección/2,5 mm/m V1 V2 V3 V4 Clase Clase Clase Clase

37 Dimensiones estándar Formas redondas Maquinado Diámetro Tolerancia Peso recomendable nominal dimencional (+/-) teórico in el diámetro (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (Ib/ft) (kg/m) , , , , , , ,370.0 V1 V2 V3 V4 Clase Clase Clase Clase Longitud estándar: 72" (+3"/- 0")/1830 mm (+76,2 mm/-0 mm) Flexión: 1,125" x 3 pies sección/2,5mm/m 37

38 Dimensiones estándar Formas rectangulares Dimensión real Maquinado recomendable por face * Longitud estándar: 72" (+3/-0")/1830 mm (+76,2 mm/-0 mm) * Flexión: 1,125" x 3 pies sección/2,5mm/m Disponible en todas las clases estándar Hinchazón máximo Peso teórico (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (Ib/ft) (kg/m) x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x , x x , x x ,

39 Dimensiones estándar Formas cuadradas Dimensión real Maquinado recomendable por face * Longitud estándar: 72" (+3/-0")/1830 mm (+76,2 mm/-0) * Flexión: 1,125" x 3 pies sección/2,5 mm/m * Disponible en todas las clases estándar Hinchazón máximo Peso teórico (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (pulgada) (mm) (Ib/ft) (kg/m) , , ,590.5 Además de los productos antes indicados, es posible producir VERSA-BAR en dimensiones, formas y materiales especificados según la necesidad para atender a condiciones y propiedades especiales para desempeño mejorado en la maquinación, calor, corrosión y resistencia al desgaste. 39