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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 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. 4 PROPIEDADES MECÁNICAS 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) 6 GRAFITIZACIÓN: Factores Influenciativos La grafitización se ve favorecida por: -Las altas temperaturas -velocidades de enfriamiento muy lentas, ya que favorecen formación de los constituyentes más estable -Altos porcentajes en carbono Fe3C -> 3 Fe + C (grafito) VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO 7 Silicio, ejerce una acción grafitizante y modifica la concentración del punto eutéctico y eutectoide de la forma: Ceutectico= 4.3 - % Si/3 Ceutectoide=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. GRAFITIZACIÓN: Factores Influenciativos COMPOSICIÓN QUÍMICA Estos elementos influyen en el carbono final de la fundición dando un carbono equivalente final. Cequivalente= Ctotal + (% Si +%P)/3 8 CONSTITUYENTES ESTRUCTURALES DE LAS FUNDICIONES • 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 Grafito: Constituyentes aceros Ferrita: lleva en disolución cantidades elevadas de silicio que elevan su dureza y resistencia Aceros=25daN/mm2 Fundiciones=48daN/mm2 Perlita: debido al contenido en silicio que poseen las fundiciones el contenido en carbono es algo menor Cementita: Similar a la de los aceros 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 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 (960ºC).Eutéctico bifásico en las fundiciones grises: (Ferrita + Fe3P).Eutéctico trifásico en las fundiciones blancas: (Ferrita + Fe3C + Fe3P) 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. 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(0.8-1.5%), S(<0.1%) Son fundiciones, duras, resistentes al desgaste, pero frágiles y difíciles de mecanizar por ello solo su utilización es limitada. Ledeburita (2,11%C) Fe3 C 13 FUNDICIONES ORDINARIAS. 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. Fundiciones Blancas 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(1.5-2.2%), Mn(0.4-1%) y S(<0.1%) 15 FUNDICIONES GRISES LAMINARESFUNDICIONES GRISES LAMINARES DistribuciDistribucióón uniforma n uniforma AgrupAgrup. en rosetas L. en rosetas Lááminas superpuestas Seg. minas superpuestas Seg. InterdendrInterdendrííticatica Seg. Seg. InterdendrInterdendrííticatica OrientaciOrientacióón al azar Orientacin al azar Orientacióón al azar Orientacin al azar Orientacióón al azar Orientacin al azar Orientacióón al azar n al azar OrientOrient. preferencial. preferencial Tipos de grafito laminarTipos de grafito laminar FUNDICIONES ORDINARIAS. 16 Fundición gris ferrítica: cuyos microconstituyentes son ferrita y grafito. FUNDICIONES ORDINARIAS. Fundiciones Grises Fundición gris perlítica: cuyos microconstituyentes son perlita y grafito. Son las de mayor interés debido a las mejores características mecánicas. Fundición gris ferritico-perlítica 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 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 lasfundiciones 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 19 • Fundiciones Dúctiles o de Grafito Difuso Fundición esferoidal (500x) FUNDICIONES ESPECIALES 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
