fundiciones - Estudio y ensayo de materiales

FUNDICIONES
Las fundiciones son aleaciones de hierro, carbono y silicio que generalmente contienen
carbono y silicio que generalmente contienen también manganeso, fosforo y azufre. Las fundiciones que son las más utilizadas en la
fundiciones, que son las más utilizadas en la práctica, aparecen durante la solidificación y posterior enfriamiento.
Para la fabricación de piezas de fundición, se emplea generalmente como materia prima fundamental el arrabio o lingote de hierro y
fundamental el arrabio o lingote de hierro y además se utilizan también chatarras de fundición. fundición
Ventajas y Propiedades
j y
p
El empleo de fundición para la fabricación de piezas para usos diversos ofrece las siguientes ventajas
para usos diversos ofrece las siguientes ventajas.
• Son mas baratas que las piezas de acero
• Son mucho más fáciles de mecanizar que los aceros
• Fabricación de relativa facilidad de diversas Fabricación de relativa facilidad de diversas
dimensiones
• Resistencia a la compresión y la tracción. Buena absorción de vibraciones
• Su fabricación requiere menos precauciones que la del acero
del acero
CLASIFICACIÓN
Las fundiciones que se obtienen en los hornos altos se pueden clasificar en los de acuerdo con la microestructura en tres grandes grupos:
• Fundiciones en las que todo el carbono se encuentra combinado formando cementita y al romperse presentan fractura de fundición blanca.
• Fundiciones en las que todo el carbono se encuentra libre, formando grafito.
• Fundiciones con parte de carbono se encuentra combinado formando cementita y parte libre en forma de grafito.(Fundic. Grises, atruchadas, y perliticas)
Fundiciones Blancas
Son aleaciones de hierro ‐ carbono y están constituidas fundamentalmente por perlita y cementita.
• Hipoeutécticas: en su microestructura se observan grupos de cristales negros derivados de la austenita primaria.
• Hipereutécticas: de poco interés industrial. Grandes masas de cementita primaria y agrupaciones de perlita y cementita derivadas de la ledeburita.
Estas dos clases de fundiciones junto con las fundiciones blancas eutécticas presentan fracturas blancas y brillantes, y en general son duras, frágiles y de poca tenacidad.
Velocidad de enfriamiento
Depende del espesor de las piezas, del molde utilizado, y es un factor decisivo en la calidad y microestructura de las fundiciones.
Los enfriamientos rápidos producen fundiciones blancas, los lentos favorecen la producción de grafito, y por lo tanto dan como resultado fundiciones grises.
La influencia de la velocidad de enfriamiento es tal que, con una misma composición, al variarse la misma se obtienen diferentes calidades, con distintas durezas y microestructuras.
Diagrama Hierro‐Carbono Metaestable
Se lo señala al estudiar los aceros, y corresponde a las aleaciones hierro‐carbono de bajo contenido en silicio.
En el enfriamiento de las fundiciones blancas, las transformaciones se realizan de acuerdo con el
diagrama metaestable, y durante el enfriamiento la
composición de la austenita sigue la línea CJ y al
llegar al punto J, la austenita se transforma en
perlita.
Fundiciones Atruchadas
En ciertos casos interesa fabricar piezas en las
cuales toda la superficie
p
op
parte de ella sea
extremadamente dura, con el fin de presentar una
gran resistencia al desgaste,
g
g
,p
pero con un núcleo con
la tenacidad de la fundición gris.
Se emplean fundiciones grises, colocando enfriaderos p
g
metálicos en las partes del molde de arena que interesan endurecer. La parte en contacto con el metal constituirá una fundición blanca, y la parte enfriada en arena será gris.
Las piezas así obtenidas se denominan de fundición atruchada o moteada.
Tratamientos Térmicos
Se puede modificar la propiedad de la matriz, el
estado de tensiones y por
p lo tanto sus p
propiedades
p
mecánicas, a través de los siguientes procesos:
• Distencionado: calentamiento a temperatura inferior a la p
de la transformación de la perlita en austenita, manteniendo la pieza a temperatura durante un tiempo p
p
p
conveniente, que no afecte la estructura.
Cuanto mas elevada sea la temperatura, la eliminación de las tensiones internas será mayor.
Tratamientos Térmicos
• Recocido: aumenta la maquinibilidad de las piezas.
Se realiza a temperaturas tales que provocan
modificaciones estructurales, produciéndose una
disminución de la resistencia y dureza.
Puede emplearse para la fundición tres tipos de
recocidos, denominados bajo, medio y alto, en
función del intervalo de temperaturas empleado:
‐ Bajo: de 700 a 760ºC
‐ Medio: 790 a 900
Medio: 790 a 900ºC
C
‐ Alto: 900 a 955ºC
Tratamientos Térmicos
•Temple y revenido: incrementa la resistencia mecánica, así como la dureza y la resistencia al desgaste.
así como la dureza y la resistencia al desgaste.
El material debe calentarse a temperatura superior a
la critica durante un tiempo que asegure el total
calentamiento de toda la masa, enfriando
posteriormente en agua, aceite u otro líquido
refrigerante apropiado.
Características Generales
• Fluidez: Es la propiedad del metal líquido de correr
y de llenar bien los moldes: en igualdad de
temperatura, la fundición fosforosa es más fluida que
la fundición con poco fósforo.
• Contracción: al solidificarse, el metal sufre una
contracción, por ejemplo: en la fundición blanca la
contracción es casi igual a la del acero (16 a 18 por
1000). La contracción varia también según los
obstáculos mayores o menores que encuentra la
colada en el molde.
Características Generales
• Resistencia
R i
i a lla flflexión:
ió puesto que en la
l flexión
fl ió llas
fibras del elemento quedan tensas en la parte
convexa, y comprimidas
i id en lla cóncava,
ó
lla resistencia
i t
i
a la flexión varia según la orientación de la sección.
• Resistencia
R i t
i all choque:
h
El choque
h
y lla resistencia
i t
i
son solicitaciones dinámicas, y en su confrontación la
f di ió se comporta
fundición
t d
de un modo
d particular.
ti l L
Las
fundiciones grises , no resisten bien los choques y
son frágiles
f á il porque no sufren
f
d
deformaciones
f
i
plásticas. Las fundiciones de grafito nodular resisten
bi
bien,
sii llos choques
h
están
tá d
dentro
t d
dell lílímite
it d
de
seguridad; las grises tienen un óptimo
comportamiento,
t i t por su propiedad
i d d característica
t í ti d
de
amortiguar las vibraciones
Características Generales
• Dureza:
D
L d
La
dureza d
de lla ffundición
di ió es elevada.
l
d L
La
fundición gris tiene una dureza de 140 a 250 Brinell,
se puede
d mecanizar
i
fá
fácilmente,
il
t porque lla viruta
i t se
desprende mejor y por la presencia de grafito
lib d que llubrica
liberado,
b i ell paso d
de lla viruta
i t sobre
b ell
corte de la herramienta.
L ffundiciones
Las
di i
bl
blancas titienen una d
dureza superior
i a
350 a 400 Brinell.
H t cerca de
Hasta
d 550 B
Brinell
i ll se pueden
d mecanizar
i
con
herramientas de carburo; más allá, requieren la
muela
l d
de esmerilil
Características Generales
•Resistencia química: la fundición tiene una discreta
resistencia
i t
i química,
í i
es d
decir,
i a llos á
ácidos,
id
a llos
alcalinos, a las oxidaciones y al fuego.
P esto
Por
t se hacen
h
elementos
l
t para máquinas
á i
e
instalaciones químicas y elementos para máquinas e
i t l i
instalaciones
té
térmicas
i
( parrillas,
ill
por ejemplo,
j
l
calderas, etc.)