fundiciones ferrosas

UNIVERSIDAD DE CARABOBO.
FACULTAD DE INGENIERÍA.
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA.
DEPARTAMENTO DE MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN.
LABORATORIO DE MATERIALES.




























5 de julio del 2015
1. INTRODUCCIÓN.

Las fundiciones o hierros fundidos, son básicamente aleaciones de hierro y carbono. En relación con el diagrama hierro-carburo de hierro, los hierros fundidos contienenmás cantidad de carbono que la necesaria para saturar austenita a la temperatura eutéctica; por tanto, contienen entre 2% y 6,67% de carbono. Como el alto contenido de carbono tiende a hacer muy frágil al hierro fundido, la mayoría de los tipos manufacturados comercialmente están entre 2,5% a 4% de carbono [1]. Además, pueden presentar otros elementos de adición, como el silicio (Si) oscilando supresencia entre 0,5% y 3%. Las propiedades de estas aleaciones ferrosas, pueden ser alteradas por medio de tratamientos térmicos.
Las fundiciones de hierro pueden presentar los mismos constituyentes de los aceros, más el eutéctico ledeburita compuesto de austenita y cementita, el eutéctico ternario de cementita, ferrita y esteadita y el carbono en forma de láminas o nódulos, conocido como grafito[2]. La cementita, es un compuesto metaestable y, en algunas circunstancias, se disocia a dos componentes en ferrita α y grafito [3]. La ledeburita se forma al enfriar la fundición liquida de 4,3% C desde 1145. Está formada por 52% de cementita y 48% de austenita de 2% C [2].
El diagrama de equilibrio hierro-carbono con grafito en lugar de la cementita como fase estable (Figura 1), presentatemperaturas eutéctica y eutectoide prácticamente idénticas al diagrama de equilibrio hierro-carbono convencional, ubicándose las primeras en 1154º y 738º C respectivamente [3]. Además, muestra como el grafito sustituye a la cementita de 6,7% C. La tendencia a la grafitización (formación de grafito) se regula mediante la composición y la velocidad de enfriamiento. La presencia de silicio al 1%,facilitan la grafitización, al igual que la velocidad más lenta durante la solidificación [3].

Figura 1. Diagrama Hierro-Carbono.

El mejor método para clasificar el hierro fundido es de acuerdo con su estructura metalográfica. Las variables a considerar que dan lugar a los diferentes tipos de hierro fundido son el contenido de carbono, el contenido de aleación o impurezas, la rapidez de enfriamientodurante o después del congelamiento. Estas variables controlan la condición del carbono y también su forma física. El carbono puede estar combinado en forma de carburo de hierro en la cementita, o existir como carbono sin combinar (o libre) en forma de grafito [1]. Los tipos más comunes de fundiciones son: gris, nodular blanca y maleable.
La fundición Gris se forma cuando el carbono de la aleaciónexcede la cantidad que puede disolverse en la austenita y precipita en forma de hojuelas de grafito [2]. Los contenidos de carbono y de silicio varían entre 2,5 a 4,0 y 1,0 a 3,0%, respectivamente [3]. Estas aleaciones solidifican formando primero astenita primaria, la apariencia inicial de carbono combinado está en la cementita que resulta de la reacción eutéctica a 1146º C. El proceso degrafitización es ayudado por el alto contenido de carbono, la alta temperatura y la adecuada cantidad de elementos de grafitización, sobre todo el silicio [1]. La resistencia del hierro fundido gris depende casi por completo de la matriz en que este incrustado el grafito, la cual es determinada por la condición de la cementita eutectoide. Si la composición y rapidez de enfriamiento son tales que lacementita eutectoide también grafitiza, la matriz será ferrítica; por otro lado, si la grafitización de la cementita se evita, la matriz será perlítica [1].
Mecánicamente las fundiciones grises son, a consecuencia de su microestructura, comparativamente frágiles y poco resistentes a la tracción; pues las láminas de grafito actúan como puntos de concentración de tensiones al aplicar un esfuerzo de...