Fundiciones de Hierro

Profesor: Luis Suárez Saa.Técnico Electromecánico.Técnico Universitario en Mecánica Automotriz.Ingeniero en Mantenimiento Industrial.

Escuela Industrial Ernesto Bertelsen Temple.Fundación Diego Echeverría Castro.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundiciones de Hierro

• Los materiales Férricos se clasifican en dos grandes grupos aceros y fundiciones.Acero es la aleación [Fe-C] cuyo contenido es de

0,03 a 1,76 % de carbono.Fundición es la aleación [Fe-C-Si] cuyo contenido es

de 1,76 a 6,67 % carbono.• Todas las fundiciones y aceros del mercado tienen,

además de carbono, otros elementos que les confieren características peculiares.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

El Carbono en las Fundiciones

• En el acero, el carbono nunca se manifiesta en forma de grafito, mientras que la mayoría de las fundiciones de hierro lo poseen, definiendo a la fundición como un acero con grafito.

• El elemento diferenciador sigue siendo en ambos el carbono.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Formas de Grafito

• Las fundiciones de hierro se definen como aleaciones hierro-carbono-Silicio [Fe-C-Si], en las que el carbono puede presentarse libre o combinado.

• Cuando el carbono se presenta libre, lo hace bajo la forma Grafítica, pudiendo adoptar morfologías muy diversas, que son las que dan las características a cada tipos de fundición de hierro.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

• La estructura cristalina hexagonal con seis planos laterales y dos basales, le proporcionan distintas características a las fundiciones.

• Las distintas morfologías que presenta el grafito en las fundiciones están dependiendo fundamentalmente de la velocidad de crecimiento del grafito.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

• El grafito es una forma elemental del carbono.• El crecimiento de este se efectúa por incorporación de

átomos de carbono en las discontinuidades de la faceta del cristal.

• El crecimiento de grafito laminar que se encuentra interconectado a través de la matriz, se genera cuando existe poco subenfriamiento.

• Sin embargo, el grafito esferoidal requiere un elevado subenfriamiento.

• En consecuencia, el grafito compacto de morfología intermedia entre el grafito laminar y el esferoidal desarrollará un crecimiento en ambos planos.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Laminar

• La forma laminar del grafito es la típica de las fundiciones grises.

• En el proceso de solidificación de este tipo de fundiciones se generan formaciones incorrectas de grafito que adoptan la forma de hojuelas.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

• La discontinuidad que se crean los grafitos en la masa metálica son las que determinan las características de estas fundiciones.

• De forma general, se puede indicar que cuanto menor sea el numero de laminas de grafito y su tamaño, la distribución mas homogénea y su forma mas redondeada, mayor será su resistencia mecánica.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Esferoidal

• Esta es la forma grafítica exigida a la fundiciones esferoidales.

• La uniformidad de tamaño indica la calidad de la fundición.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Compacto

• Se trata de un grafito de morfología agusanada o laminas cortas y espesas con extremos redondeados que presentan una estructura ramificada.

• La morfología de este grafito es intermedia entre la esferoidal y la laminar.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Nodular (Maleable)

• Esta forma del grafito es la típica de las fundiciones maleables, se llama tambien carbono de recocido o corazon negro debido a que se genera ya en estado sólido mediante el correspondiente tratamiento térmico.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito de Forma Irregular

• Este tipo de formas grafítica se considera inadecuada, ya que se observa la formaciones grafíticas de contornos irregulares que no reproducen la forma ideal esferoidal.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Estallado

• Esta forma grafítica puede presentarse en la producción defectuosa de piezas de fundición esferoidal.

• Estos crecimientos anormales de los esferoides de grafito se ponen de manifiesto en fundiciones de alto contenido de carbono y se representan repartidos con cierta uniformidad por toda la masa.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito de Flotación

• Se trata de un defecto de las fundiciones de hierro esferoidal.

• El fenómeno del grafito de flotación consiste en la localización de una capa rica en grafito donde la concentración de esferoides es muy intensa.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Vermicular

• Son formaciones de grafito de morfología longitudinal con contornos redondeados.

• Su presencia se considera como defecto de las fundiciones grafítica esferoidales.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Chunky

• Se trata de agrupaciones de finos grafitos de tipo celular interconectados entre si. En las zonas intercelulares pueden aparecer, de forma aislada grafitos esferoidales perfectamente constituidos.

• Este defecto se presenta en piezas gruesas y de alto contenido de carbono.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Grafito Laminar Intercelular

• La característica mas destacable de este grafito es su forma laminar y su posición intercelular.

• Elementos como el Arsénico, Plomo, Antimonio, Estaño, etc. Son rechazados de la célula sólida durante la solidificación para que el grafito se precipite en forma laminar defectuosa.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Clasificación de las Fundiciones

• Para la clasificación de las fundiciones de hierro es posible utilizar diversos criterios, tales como dureza, resistencia, composición química, etc.

• Esta forma de realizar la clasificación se basa fundamentalmente en el aspecto que presenta la superficie de fractura. Según este criterio, las Fundiciones de Hierro se denominan:

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundición Gris

• La superficie de fractura de estas fundiciones es gris con totalidades diferenciadas.

• El color grisáceo tiene su origen en las laminas de grafito.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundición Blanca

• Es aquella cuya superficie de fractura es blanca. • La ausencia de grafito da a esta fundición el aspecto

blanco que le sirve de denominación. • Su solidificación se ha producido de acuerdo con el

modelo carbúrico.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundición Atruchada

• La conjunción de Fundición Gris y Blanca proporciona el aspecto atruchado de la superficie de rotura.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundiciones Especiales

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

• La presencia o no del grafito y su morfología condicionan la estructura del material y sus características. Ello permite identificar las funciones de hierro, dando lugar a una clasificación como la que se presenta a continuación.

Fundición Grafítica Laminar

• Es aquella fundición de hierro en la que el carbono libre (carbono grafítico) adopta la forma laminar.

• Las características finales vendrán determinadas por la interacción de dichos grafitos y la estructura matricial.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

• El grafito Widmannstätten es una particularidad morfológica del grafito laminar. Se caracteriza por presentar una lámina principal a partir de la cual aparecen ramificaciones que dan unidad al entramado grafitico.

• Su identificación exige una inspección a elevados aumentos 100x con microscopía óptica .

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundición Grafítica Esferoidal

• Es aquella fundición de hierro en la que el carbono libre (carbono grafítico) se presenta en forma de esferoides.

• Tanto las propiedades de la fundición como su propia aceptación viene condicionadas de manera preferente por la forma esferoidal del grafito.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundición Grafítica Compacta

• En este tipo de fundiciones, el grafito se manifiesta como láminas de puntas redondeadas y formas irregulares que se encuentran interconectadas a lo largo de la matriz.

• Esta morfología es la responsable de que las caracteristicas mecanicas de la fundiciones de grafito compacto sean intermedias entre la FGE y la FGL.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundición Grafítica Maleable

• Estas fundiciones de hierro se caracterizan porque la mayor parte del carbono que contienen se presenta bajo la forma de módulos de grafito de contorno irregular.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Fundición No Grafítica

• En estas fundiciones el carbono se presenta en forma combinada, es decir, la solidificación es carbúrica, no mostrando ninguna forma de grafito.

• El constituyente característico de estas fundiciones es la cementita; en ella está integrado prácticamente todo el carbono de la fundición.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Estructuras Granulares Observables por Medios

Metalográficos.

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Ferrita

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Cementita

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Perlita

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Austenita

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Martensita

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Martensita Revenida

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Bainita

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Bainita Superior

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Bainita Inferior

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Austenitización

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Recocido

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Normalizado

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Temple

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez

Temple y Revenido

Tratamiento Térmico.Prof. Ing. Luis Suárez