FUNDICIONES GRISES::
INTRODUCCIÓN -APLICACIONES-CLASIFICACIÓN-INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS ALEANTES-VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO-CARBONO EQUIVALENTE.
Aleaciones de hierro y carbono que contienen entre 2,5 y 4% de carbono. En 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.
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SOLIDIFICACIÓN Y FUNDICIÓN; Fundiciones grises, blancas, etc. Ing. Aguedo Enrique Arteaga
1. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
CAPITULO 1: GENERALIDADES
INTRODUCCIÓN
APLICACIONES
CLASIFICACIÓN
INFLENCIA DE LOS ELEMENTOS ALEANTES
VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO
CARBONO EQUIVALENTE
CAPITULO 2: NUCLEACIÓN Y CRECIMIENTO DEL GRAFITO
ESTRUCTURA CRISTALINA DEL GRAFITO
MECANISMO DE NUCLEACIÓN:
Teorías clásicas y nueva propuesta
CRECIMIENTO DEL GRAFITO:
Tipo laminar, coral, compacto y esferoidal
2. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
INTRODUCCIÓN
Aleaciones de hierro y carbono que contienen entre 2,5 y 4%
de carbono
En 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
3. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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.
6. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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
8. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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).
9. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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
10. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
FUNDICIÓN BLANCA: PROPIEDADES Y USO
Alta dureza y resistencia al desgaste, mayor a 650
Brinell
Sumamente 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 bolas
Carcazas para bombas en sistemas de transporte de
fluidos erosivos
También se utiliza en grandes cantidades, como material
de partida, para la fabricación de fundición maleable
11. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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.
12. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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
13. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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
14. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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.
15. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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.
18. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
CARBONO EQUIVALENTE EUTÉCTICO
Período
No
Atómico
Elemento
X
m´
experimental
m´
teorico
Rango de
validación
12 Mg - -0,13 -
13 Al 0,22 0,215 Al < 2,0
III 14 Si 0,31 0,29 Si < 5,5
15 P 0,33 0,33 P < 3,0
16 S 0,4 0,41 S < 0,4
20 Ca - -0,25 -
22 Ti - -0,14 -
23 V -0,135 -0.095 V < 3,4
24 Cr -0,063 -0,06 Cr < 9,0
IV 25 Mn -0,027 -0,03 Mn < 25
27 Co 0,026 0,03 Co < 40
28 Ni 0,053 0,05 Ni < 8,0
29 Cu 0,074 0,075 Cu < 3,8
CE= % C + Σ (m´.%X)
19. FUNDICIÓN GRIS
Enrique Arteaga
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.
MnSPSi
Ct
Sc
03,04,033,03,03,4 +−−−
=
