Las fundiciones grises son aleaciones hipoeutécticas que tienen una composición que varía entre 93 y 93,8% de hierro, 2,5 y 4% de

Transcripción

1 FUNDICIÓN GRIS

2 CARACTERÍSTICAS GENERALES Las fundiciones grises son aleaciones hipoeutécticas que tienen una composición que varía entre 93 y 93,8% de hierro, 2,5 y 4% de carbono y 1 a 3% de silicio. Son las mas utilizadas en la industria metalúrgica para la producción de piezas que requieran operaciones de mecanizado finales debido a que son de fácil mecanizado en todo tipo de máquinas herramientas. Tiene un peso específico de (7-7 7,2) según sea la composición, es muy fluida y tiene la propiedad de llenar bien los moldes por dilatación al solidificarse. El color gris oscuro que tienen las fracturas de las fundiciones i grises se debe a la presencia en las mismas de una gran cantidad de láminas de grafito. Su punto de fusión se encuentra entre los 1200 y 1300 ºC.

3 PROPIEDADES Resistencia a la tracción: la fundiciíon gris tiene una carga de rotura a la tracción pequeña, en torno a los 15 Kg/mm² y llega a los 30, 40 y 45 kg/mm² según sea su composición. Resistencia a la comprensión esta resistencia es mayor, y para las fundiciones grises normales resulta cerca de tres veces la de la tracción. Resistencia a la flexión: puesto que en la flexión las fibras del elemento quedan tensas en la parte convexa, y comprimidas en la cóncava, la resistencia a la flexión varia según la orientacion de la sección. Resistencia al choque: Resisten muy mal los choques y son frágiles porque no sufren deformaciones plásticas. Dureza: la dureza de la fundición gris es relativamente elevada, esta varía entre 140 a 250 Brinell según sea su composición. Resistencia i química: la fundición ió tiene poca resistencia i química, y se deteriora con los ácidos, los álcalis y las oxidaciones. Otras propiedades: la fundición gris no es dúctil, no es maleable; se puede soldar al latón; en la soldadura oxiacetilénica y en la eléctrica de arco. La fundición puede ser galvanizada en caliente, estañada y esmaltada al fuego.

4 CONSTITUYENTES EN LAS FUNDICIONES Grafito: Disminuye dureza, resistencia, elasticidad, ductilidad, tenacidad, plasticidad. Aumenta la resistencia al desgaste y a la corrosión. Mejora la maquinabilidad. Steadita: En las proximidades de la steadita la dureza suele ser mas elevada que en otras zonas. Ferrita: Ésta suele contener en disolución cantidades muy importantes t de silicio i que elevan su dureza y resistencia. i Perlita: Debido a la presencia de silicio, pudiendo variar dicha cantidad, varia el porcentaje de carbono de la perlita. Siendo el contenido en carbono de la perlita de las fundiciones, inferior al de los aceros. Ledeburita Cementita Menos frecuentes: Sorbita, troostita, bainita, martensita, sulfuro de manganeso y silicatos complejos de hierro y manganeso.

5 COMPOSICIÓN DE LAS FUNDICIONES DE USO MAS FRECUENTE

6 OBTENCIÓN DE LAS FUNDICIONES PRODUCCIÓN DE ARRABIO: Se denomina arrabio al material fundido que se obtiene en el Alto Horno mediante reducción del mineral de hierro y se utiliza como materia prima en la obtención del acero. Estos minerales pueden ser: Compuestos de Hierro y Oxígeno (Óxidos) como la magnetita (Fe 3 O 4 ). Compuestos de Hierro, Hidrógeno y Oxígeno (hidróxidos) como la limonita (2Fe 2 O 3 + 3H 2 O). Compuestos de Hierro, Carbono y Oxígeno (espatos, carbonatos) como la siderita (Fe CO 3 ). Los materiales básicos empleados para fabricar arrabio son mineral de hierro anteriormente mencionado, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es: Fe2O3 + 3CO 3CO2 + 2Fe La caliza se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de azufre.

7 ALTO HORNO El alto horno es la instalación industrial dónde se transforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas,,p por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza. Una vez obtenido el acero líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.

8 ESQUEMA DE UN ALTO HORNO

9 ENSAYO DE FLEXIÓN TRANSVERSAL MR = 2,546 PL D 3 P = Carga total que produce por flexión la rotura de la probeta en libras. L = Separación de los apoyos en pulgada. D = Diámetro de la barra en pulgadas. MR = Módulo de Rotura en libras por pulgada cuadrada.

10 ENSAYO DE TRACCIÓN

11 RESISTENCIA A LAS VIBRACIONES

12 APLICACIONES La industria casi no utiliza estas fundiciones ya que sus propiedades mecánicas son mediocres. Tienen una gran capacidad de amortiguamiento de las vibraciones, y de ahí su utilización para las bancadas de las máquinas. La fundición gris, tratada térmicamente, se utiliza para máquinas herramientas, motores de combustión interna y otras piezas sometidas a vibración y desgaste. En cuanto a la fundición gris de grafito esferoidal, poseen una resistencia mecánica y una ductilidad mayor que las de las fundiciones grises usuales. La facilidad de mecanización es excelente. Las principales aplicaciones son: tubos para la conducción de agua, de gas y de petróleo.