Fundiciones

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INTRODUCCIÓN

En el estudio de los materiales de ingeniería hemos visto hasta ahora, dentro de la clasificación de las aleaciones ferrosas, los aceros; la influencia del carbono en su comportamiento microestructural, así como los efectos de los elementos de aleación sobre las propiedades mecánicas y físicas de cada material.
El carbono es el principal elemento de aleación en solución sólidaintersticial o compuesto intermetálico (cementita). Además de los aceros las aleaciones ferrosas con un porcentaje de carbono que oscila entre 2.11 y 4.5 %, se conocen como fundiciones de hierro. Entre estas fundiciones más conocidas y antiguas encontraremos la fundición gris, blanca, maleable y de grafito, aunque es posible que hoy en día se lleguen a conocer otras clasificaciones. Cada una deestas tiene un comportamiento y una microestructura diferente que permite darle una aplicación especifica de acuerdo con la necesidad. Aunque no son tan conocidas como los aceros no dejan de ser importantes dentro de la industria mundial; debido a sus propiedades, las fundiciones suelen utilizarse para la realización de bloques, bancadas de máquinas, herramientas, soportes, bloques de motores,cuerpos de bombas etc.

1. FUNDICIONES

Las fundiciones son aleaciones de hierro, carbono y silicio que generalmente contienen también manganeso, fósforo, azufre, etc. Su contenido en carbono (2.11 a 4.5 %) es superior al contenido en carbono de los aceros (0.1 a 1.5 %). Se caracterizan porque adquieren su forma definitiva directamente por colada, no siendo nunca las fundiciones sometidas aprocesos de deformación plástica ni en frío ni en caliente. En general, no son dúctiles ni maleables y no pueden forjarse ni laminarse.

2.1 CLASIFICACIÓN

Los hierros fundidos por lo general se clasifican, según su morfología de solidificación a partir de la temperatura eutéctica, como sigue:

a. Hierro fundido gris o hierro gris;
b. Hierro fundido dúctil, hierro fundido nodular,o hierro fundido de grafito esferoidal;
c. Hierro fundido blanco;
d. Hierro maleable
e. Hierro de grafito compactado.

Los hierros fundidos también se clasifican en función a su estructura: ferríticos, perlíticos, enfriados y templados, o bainitizados.
El diagrama de fases de equilibrio relacionado o correspondiente a los hierros fundidos se mostrará más adelante, en el cual lafrontera derecha es 100 % carbono, esto es, grafito puro. La temperatura eutéctica es de 1154oC por lo que los hierros fundidos están en estado completamente líquido a temperaturas inferiores a las requeridas para los aceros líquidos. En consecuencia, un hierro con elevado contenido de carbono puede ser fundido a temperaturas menores a los aceros fundidos.
Aunque la cementita existe en los acerosprácticamente de manera indefinida, no es completamente estable, más bien es metaestable, con una rapidez de descomposición extremadamente baja. Se puede hacer que la cementita, sin embargo, se descomponga en ferrita alta y en grafito. Modificando la composición y la velocidad de enfriamiento, o mediante la adición de silicio se puede controlar, promover o acelerar la formación de grafito(gravitación).

Diagrama de fase para el sistema hierro-carbono con grafito (en vez de cementita) como fase estable.

2.2.1 Hierro fundido gris

En esta estructura, el grafito existe principalmente en forma de hojuelas. Se le llama hierro fundido gris o hierro gris, debido a que, cuando se le rompe, la trayectoria de la fractura ocurre a lo largo de las hojuelas de grafito y tiene por tanto,una apariencia gris y de color del hollín. Estas hojuelas actúan como elevadores de esfuerzo. Como resultado, el hierro gris tiene una ductilidad insignificante, y como otros materiales débiles frágiles, es débil a la tensión, aunque resistente a la compresión.
Por otra parte, la presencia de las hojuelas de grafito le da a este material la capacidad de amortiguar vibraciones causadas por...
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