1. Fundiciones no aleadas

Características de fundiciones: (%C >2%)(Tiene lugar una transformación eutéctica además de la eutectoide)(Aptitud para el moldeo pero mala forjabilidad a causa del eutéctico).

En función de la velocidad de enfriamiento y de los elementos de aleación el C puede formar:

• Cementita (Fundiciones blancas)
• Grafito (Fundiciones grises)

Factores que influyen en la grafitización:

• Velocidades de enfriamiento lentas favorecen la grafitización
• Elementos grafitizantes: Si, P
• Elementos antigrafitizantes: Mn

3. Fundiciones blancas

Fundiciones hipoeutécticas(%C: 2-4,3): – A temperatura ambiente está constituida por una matriz de cementita y bloques de perlita

Fundiciones eutécticas(%C 4,3): – Eutéctico = Ledeburita (TE : matriz de cementita con islotes alargados de γ con 2% C) – A la temperatura del eutectoide la austenita se transforma en perlita

Fundiciones hipereutécticas(%C: 4,3-6,7): – A temperatura ambiente matriz de cementita (eutéctica y proeutectoide), e islotes de eutectoide (perlita)

En resumen, para cualquier contenido de carbono, la estructura es una matriz cuasi-continua de cementita que incluye bloques o glóbulos eutectoides. Propiedades:(No son deformables en frío)(Resistentes al desgaste y a la abrasión)(Frágiles)(Buena colabilidad)

4. Fundiciones grises

Las fundiciones ordinarias tienen composiciones entre: 3-4%C,< 3%Si,< 1,2%Mn,< 1,2%P. Solidificación en el diagrama de equilibrio estable y transición sobre el diagrama metaestable para un cierto porcentaje de C en γ. El valor depende fuertemente de las condiciones de enfriamiento.

Constituyentes de las fundiciones grises: Ferrita: Solución sólida de Si y P que endurece esta fase respecto a la de los aceros donde %Si y %P son menores. Perlita: sus propiedades son función del espaciado interlaminar. Cementita: Fase de mayor dureza:700-900 HV. Steadita: Eutéctico fosforoso. 400-900 HV. Después de la cementita es la fase de mayor dureza. Grafito: Blando, lubricante, conductor eléctrico. Es el constituyente que tiene mayor influencia en las propiedades mecánicas de las fundiciones grises. En función de la forma y tamaño del grafito se clasifican en 5 tipos: A, B, C, D y E.

5. Influencia de los elementos de elaboración

Influencia sobre la constitución y microestructura: Composición química:

• C: %C elevado->grafito grosero,, %C<2,8->ColabilidadV y rechupesT
• Si: Grafitizante. %Si elevado -> grafito grosero
• Mn: Antigrafitizante. Mas afinidad por el C que el Fe
• P: Grafitizante. Se forma eutéctico fosforoso. ColabilidadT
• Oligoelementos (Ti, Pb, As..): Mas granos

6. Condiciones de enfriamiento

Velocidad enfriamientoV -> grafitizaciónT y el grafito y la perlita son más groseros.

La velocidad de enfriamiento depende: Metal(Temperatura colada, conductividad térmica), Molde(paredes, temperatura), Pieza(espesor, forma)

Sensibilidad al espesor: La constitución y la microestructura son función del espesor (diferentes velocidades de enfriamiento). Esta heterogeneidad es característica de las fundiciones y puede ser deseable La composición química tiene menos influencia en las propiedades que en los aceros.

7. Propiedades mecánicas de fundiciones grises con grafito laminar

La R.T. y la dureza son función de la proporción relativa de los diferentes constituyentes Grafito: R.T. y durezaV

Perlita: R.T. y durezaT

Comparación de durezas: -Fundiciones blancas: 400-600 HB -Fundiciones grises perlíticas: 170-270 HB -Fundiciones grises ferriticas: 100-150 HB

El grafito no tiene prácticamente resistencia mecánica y se comporta como un “hueco vacío” dentro del material, lo que implica: -Menor área real. Aumento de la tensión que debe soportar la matriz. -Concentrador de tensiones por su efecto de entalla

-Gracias al grafito presentan buena capacidad de amortiguación de vibraciones y buena maquinabilidad por el efecto lubricante de esta fase. La perlita por el contrario perjudica el mecanizado

-Buena resistencia al desgaste

-Buena resistencia a la corrosión

-Rango de temperaturas de utilización: -100-350 ºC

-Resistencia a choque térmico

-Estabilidad dimensional al colar

-Resistencia, rigidez, plasticidad y tenacidad mediocres.

-Estas propiedades se mejoran mediante tratamientos térmicos (fundiciones maleables), elaboración (fundiciones de grafito esferoidal) o aleación (fundiciones aleadas)

8. Fundiciones grises con grafito esferoidal

-El grafito en forma de glóbulos reduce el efecto entalla y la pérdida del área de la “matriz resistente”

-Se introduce Mg en el metal líquido (1450 ºC)

-Se necesitaría 0,4 % Mg pero se añade una mayor cantidad para compensar las posibles perdidas (oxidación……)

Constitución y tratamientos:

• En estado bruto de colada se diferencian: -Fundiciones perlíticas con o sin Fe3C: -Ferrito-perliticas (Ferritización directa)
• Mediante tratamientos térmicos puede modificarse la microestructura: -Ferritización: Estado puramente ferrítico -Normalización: Estado puramente perlítico

9. Fundiciones maleables

Fundiciones blancas a las que se les aplica un tratamiento térmico (recocido) para mejorar su plasticidad.

Procedimiento europeo: Se obtienen fundiciones maleables de corazón blanco Recocido en atmósfera oxidante con el fin de eliminar la mayor parte del C. Proceso: -Recubrir la pieza con óxido de Fe -980-1050 ºC durante 80-100 h -Enfriamiento lento en el horno (5-10 ºC/h) hasta 650 ºC y posterior enfriamiento al aire. El resultado es una matriz totalmente ferrítica en la que se pueden encontrar nódulos de grafito en el núcleo de la pieza. No aplicable a piezas de gran espesor.

Procedimiento americano Se obtienen fundiciones maleables de corazón negro Recocido en atmósfera neutra. Proceso: • 870-950 ºC 8-60 h • Enfriamiento libre (rápido) hasta 760 ºC • Se busca la ferritización completa: Enfriando lento 3-10 ºC/h de 760 a 710 ºC o tratamiento isotermo a 720 ºC • Enfriamiento al aire. No se produce la descarburación, pero el resultado es también una matiz de ferrita con nódulos de grafito desmenuzados. Hay una ganancia importante en tenacidad. Propiedades mejores respecto a las fundiciones de corazón blanco Maleable perlítica Se aplica un primer tratamiento similar a los empleados en el procedimiento europeo o americano, pero se aplica a continuación un enfriamiento libre hasta temperatura ambiente-> La γ transforma a perlita -> Se evita la ferritización completa.