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Metalografía y Tratamientos Térmicos

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XV- TRATAMIENTOS DE FUNDICIONES DE HIERRO

Dentro de las aleaciones Fe-C, las fundiciones de hierro tienen gran importancia industrial, no sólo
debido a las características inherentes al propio material sino también por el hecho de que mediante la
introducción de elementos de aleación, aplicación de tratamientos térmicos adecuados y el desarrollo dela
fundición nodular, ha sido viable su empleo en algunas aplicaciones que, en cierto modo, eran exclusivas de
los aceros. Se utilizan en la fabricación de diferentes elementos de máquinas que se obtienen por colada:
bancadas, bloques de motores, aros, árboles de 1eva y otros, siempre que no soporten elevadas cargas
mecánicas, sobre todo si son dinámicas. Las fundiciones nunca son sometidas aprocesos de deformación
plástica en frío ni en caliente; no son dúctiles ni maleables y no pueden forjarse ni laminarse.
Son aleaciones de hierro, carbono y silicio en las que el contenido de carbono que excede el límite de
solubilidad del metal sólido (la línea más baja en la Fig. XV.1) precipita como grafito o como carburo de
hierro.

Fig. XV.1: Rangos de composición de carbono y
silicio enfundiciones y aceros comunes. Debido al
agregado de silicio, otros elementos pueden cambiar
la solubilidad máxima de carbono en la austenita.

Fig. XV.2: Cubilote tradicional para fabricación de fundición
gris

El cubilote es la instalación más empleada para su fabricación, Fig. XV.2. No obstante, para la
obtención de piezas de fundiciones de calidad, fundiciones aleadas y de alta resistencia, se empleanlos
hornos eléctricos. Generalmente se utiliza como materia prima fundamental el arrabio, chatarras de fundición
y cantidades variables de chatarra de acero. Durante los procesos de fabricación, algunas veces se hacen
adiciones de ferrosilicio y ferromanganeso, y en ocasiones especiales se añade también ferrocromo, níquel,

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etc, para obtener en cadacaso la composición deseada.
Su contenido de carbono, superior al 2%, en la práctica, varía de 2 a 4,5%, siendo lo más frecuente
encontrarlo entre 2,75 y 3,5%. El Si suele oscilar de 0,5 a 3,5% y el Mn de 0,4 a 2%. Excepcionalmente,
estos elementos pueden llegar a 4% y en ocasiones se fabrican fundiciones especiales de hasta 15 % Si. Los
porcentajes de S oscilan de 0,01 a 0,20% y los de P de 0,04a 0,8%. Para conseguir ciertas características
especiales, se fabrican fundiciones aleadas que, además de los elementos citados, contienen porcentajes
variables de Cu, Ni, Cr, Mo, etc.
Las propiedades de las fundiciones de hierro (y por consiguiente su estructura) quedan determinadas
por factores distintos de los que intervienen en el diagrama Fe-C metaestable. Un aspecto fundamental en
esto, esla inestabilidad de los carburos de hierro, que tienden a descomponerse a todas las temperaturas:
Fe3C

3 Fe + C (grafito)

Sin embargo, a bajas temperaturas, esta reacción se produce tan lentamente que el carburo de hierro puede
existir durante miles de años, por lo que se dice que es metaestable. A temperaturas más elevadas,
especialmente en presencia de silicio, puede producirse la grafitizaciónrápida del carburo de hierro; cuando
ésta es completa, la estructura real queda representada en el diagrama de equilibrio Fe-grafito. Para muchas
aleaciones comerciales, en las que solamente se produce la descomposición parcial del carburo de hierro,
deben utilizarse los dos diagramas, el metaestable (Fe-cementita) y el estable (Fe-grafito), XV.3. No
obstante, la elevada cantidad de Si quecontienen las fundiciones de hierro, obliga a considerarlas como una
aleación ternaria. En la Fig. XV.4 se observa la modificación del diagrama Fe-C por el agregado de 2 % de
Si. Se ve que este elemento altera significativamente las composiciones eutectoide y eutéctica, y la
solubilidad máxima del carbono en la austenita; así también eleva las temperaturas de ambas reacciones y
éstas ocurren dentro de...