fundicion gris

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO INGENIERA INDUSTRIAL

INGENIERA DE MATERIALES FUNDICIN GRIS

FUNDICION GRISDEFINICIN: La fundicin gris es un tipo de fundicin que a diferencia de las dems contiene carbono precipitado como grafito en forma de hojuelas. sta es la fundicin de hierro de ms amplio uso y debe su nombre al color gris mate de la superficie fracturada. La fundicin de hierro gris contiene muchos racimos, es decir celdas eutcticas, de hojuelas de grafito interconectadas. El punto en el cual se conectan estas hojuelas es el ncleo original de grafito. Las hojuelas de grafito aparecen durante la solidificacin y posterior enfriamiento de la fundicin.

Mayora de las aleaciones grises son aleaciones hipoeutcticas que contienen entre 2.5% y 4% de carbono. El proceso de grafitizacin se realiza con mayor facilidad si el contenido de carbono es elevado, las temperaturas elevadas y si la cantidad de elementos grafitizantes presentes, especialmente el silicio es la adecuada. Para que grafiticen la cementita eutctica y la proueutectoide, aunque no la eutectoide, y as obtener una estructura final perltica hay que controlar cuidadosamente el contenido de silicio y la velocidad de enfriamiento

El hierro gris se utiliza bastante en aplicaciones como b ases o pedestales para mquinas, herramientas, bastidores para maquinaria pesada, y bloques de cilindros para motores de vehculos, discos de frenos, herramientas agrcolas entre otras

(a) Esquema y (b) microfotografa del grafito en hojuelas en la fundicin gris (100x)1



Caractersticas de la Fundicin Gris: Las fundiciones grises son ms blandas que las fundiciones blancas. Poseen fractura griscea. Las fundiciones atruchadas son de caractersticas y de estructura intermedia entre las fundiciones grises y blancas Una parte del carbono precipita en forma de grafito.3 La fundiciones grises tienen un peso especifico de 7.25gr/cm , inferior a las

blancas, porque el carbono en forma de grafito posee un volumen mayor combinado con el hierro en forma de cementita. Esto se traduce en un aumento de volumen de las fundiciones grises al enfriarse, entre los 1000 y 800 C, o sea las temperaturas en que se forma el grafito. La fundicin gris es uno de los materiales metlicos ms baratos. Son las ms utilizadas en la construccin mecnica (95% de la produccin actual es fundicin gris) Las condiciones de carbono en la prctica normal varan entre 2.75% y 3.50% En fundiciones ordinarias su resistencia a traccin varia en 10 a 20 Kg/mm2 y su dureza de 120 a 180 Brinell En fundiciones de calidad su resistencia a traccin varia en 20 a 35 Kg/mm2 y su dureza de 180 a 250 Brinell

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NOMENCLATURA:

ASTM (American Section of the International Association for Testing Materials) Las normas ASTM son aplicables para aleaciones ferrosas y fundiciones. Estas normas contribuyen a clasificar, evaluar y especificar las propiedades qumicas, mecnicas, metalrgicas y del material de las aleaciones de hierro y sus fundiciones. Las fundiciones pueden ser ferrticas, austenticas, grises, perlticas, dctiles o maleables.

Estas normas de aleaciones ferrosas y fundiciones son tiles para guiar a los laboratorios metalrgicos y las refineras, fabricantes de productos, y otros usuarios finales de hierro fundido y sus aleaciones en su tratamiento adecuado y los procedimientos de aplicacin para garantizar su calidad para un uso seguro. Adems esta norma incluye una especificacin de tipos para clasificar al grafito de acuerdo a las diversas formas de las hojuelas. Tenemos: y TIPO A: Que suele ser el ms corriente, aparece en el centro de las piezas de cierto espesor, fabricadas con fundiciones grises ordinarias, de composicin prxima a la eutctica. Este tipo de grafito es el que conviene para la fabricacin de piezas para la maquinaria.

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y TIPO B: El grafito aparece en forma de rosetas con un porcentaje de silicio y, sobre todo, de carbono elevados, en piezas enfriadas rpidamente. Se suele presentar en piezas delgadas de unos 10 mm de espesor coladas en arena.

y TIPO C: Grafito en lminas gruesas de gran espesor y longitud, corresponde a fundiciones grises hipereutcticas de muy alto contenido en carbono, en piezas de mediano y gran tamao. Esas lminas suelen ser de orientacin desordenada y se presentan con otras de tamao normal.

Para las fundiciones grises, esta norma establece la siguiente nomenclatura: ASTM A48 / A48M Esta especificacin cubre piezas fundidas de hierro gris para uso de la ingeniera en general, donde la fuerza de traccin es una consideracin importante.

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AISI (American Iron and Steel Institute) y SAE (Society of Automotive Engineers). Los aceros y aleaciones en general se pueden designar de acuerdo a las instrucciones dadas por AISI American Iron and Steel Institute ASTM American SocietyforTesting and Materials y SAE Society of AutomotiveEngineers . La designacin AISI/SAE consta de cuatro cifras. Las dos primeras indican el contenido en aleantes y las dos segundas en carbono. Las dos primeras para aceros al carbono son 1 y 0 mientras que en aceros aleados puede ser por ejemplo 13, 41 o 43. Las cifras tercera y cuarta indican el contenido en carbono multiplicado por cien. Por ejemplo, el acero cdigo AISI/SAE 1010, es un acero al carbono (sin elementos aleantes adicionales) y un 0.1 % de C.

COMPOSICION QUMICA: Las fundiciones estn compuestas qumicamente por: carbono, silicio, manganeso, azufre y fsforo. La composicin qumica de las fundiciones grises se diferencia del de las dems fundiciones por su alto contenido en carbono y silicio de los cuales hablaremos especficamente de cada uno:

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UNI ER I NACI NAL E RUJILL INGENIERA INDUSTRIAL

INGENIERA DE MATERIALE FUNDICI N GRISente, de 2 5 a 4 5

Carbono: Los hie os grises contienen, tpic

de carbono total. El

carbono puede encontrarse como grafito en las hojuelas, o bien, combinado en la cementita. El grado de grafitizacin puede e presarse como: % carbono total = % grafito + % carbono combinado. Si la grafitizacin es completa, como ocurre en hierros grises ferriticos, el porcentaje de carbono total ser igual al porcentaje de grafito. Porcentajes de carbono combinado de 0.5 a 0. 8% generalmente indican que la estructura de la matriz es principalmente perltica. Para que un hierro solidifique como gris es necesario un contenido mnimo de carbono total, alrededor de 2. 2%, pero este valor depende del contenido de silicio.

ilicio:

Se encuentra presente

en cantidades

de1

a 3.5%

en hierro gris.

Microestructuralmente, el silicio se encuentra disuelto en la ferrita. La cantidad de silicio tiene efecto sobre la solidificacin, ya que favorece la solidificacin de acuerdo con el sistema estable hierro-grafito. El silicio tambin tiene efecto sobre la transformacin eutectoide. La perlita en un hierro gris con 2% de Si puede contener solamente 0.60% de carbono.

0.25%. Es un elemento que restringe la grafitizacin (estabiliza el carburo de hierro). El azufre forma F e S, que es indeseable. En presencia de manganeso se forma MnS, que aparece en forma de inclusiones distribuidas al azar. Slo, el manganeso tambin es un estabilizador del carburo. Las siguientes reglas se aplican para regularlas interacciones entre estos elementos: 1. 1.7 (%S) = % Mn; Porcentaje estequiomtrico para formar MnS 2. 1.7 (%S) + 0.15 = % Mn; Porcentajes de Mn que favorece la formacin de un mximo de ferrita y un mnimo de perlita. 3. 3(%S)+ 0.35 = %Mn; Porcentaje de Mn que resultar en estructura peritica.

Fsforo: Se encuentra presente en cantidades de 0.1 a 0.9%. Provoca la formacin de esteadita, que es un eutctico ternario duro y frgil. La presencia de esteadita hace frgil al hierro fundido, de manera que el contenido de fsforo debe ser controlado

Azufre y

anganeso: El azufre en hierro gris puede estar presente en cantidades de hasta

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cuidadosamente si se desean propiedades ptimas. El fsforo incrementa la fluidez, por lo que ocasionalmente es aadido cuando se fabrican formas complicadas.

En las fundiciones grises el carbono que se encuentra en forma de grafito ocupa un volumen mucho mayor a comparacin del carbono combinado presente en las fundiciones blancas. El contenido de carbono en este tipo de fundicin es elevado ya que cuanto mayor sea el porcentaje de carbono ms fcil es la formacin de grafito adems que permite que la temperatura de fusin de la fundicin sea baja para que esta cuele bien.

Con respecto al azufre y al manganeso, los porcentajes de ambos elementos qumicos en la composicin de la fundicin son bajos ya que poseen un efecto contrario a la grafitizacin.

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MICROESTRUCTURA

La fundicin gris de acuerdo a su microestructura posee los siguientes constituyentes:

a. Grafito: el grafito es una forma elemental de carbono. Es blando, untuoso, de color gris oscuro, con peso especfico 2.25 que es aproximadamente 1/3 del que tiene el acero. Se presenta en estado libre (fundicin gris) ejerciendo una influencia muy importante en sus propiedades y caractersticas. Estas dependen fundamentalmente de la forma del grafito, de su tamao, cantidad y de la forma en que se encuentre distribuido. En las fundiciones grises se encuentra presente en forma de lminas u hojuelas.

La presencia de grafito en las fundiciones grises en cantidades importantes, baja la dureza, la resistencia y el mdulo de elasticidad en comparacin con los valores que corresponderan a las mismas microestructuras sin grafito. El grafito adems reduce casi a cero su ductibilidad, su tenacidad y su plasticidad. Sin embargo, el grafito mejora la resistencia al desgaste y a la corrosin. Disminuye el peligro de los agarrotamientos por roce de mecanismos y piezas de mquinas y motores, ya que en cierto modo acta como un lubricante. Tambin mejora la maquinabilidad y reduce las contracciones durante la solidificacin.

b. Est adita:

La

esteadita

es

un

compuesto de naturaleza eutctica, dura y frgil y de bajo punto de fusin (960) que aparece en las fundiciones de alto contenido en fsforo. La esteadita tiene un 10% de fsforo y su peso especfico es prximo al del hierro. Como casi todo el fsforo que contienen las fundiciones se hallan formado por Steadita, tendremos una fundicin con 1% de fsforo, por ejemplo tiene aproxi adamente en su m microestructura 10% de Steadita.

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En la fundicin gris la esteadita est compuesta de un eutctico celular binario de ferrita y fosfuro de hierro.

c. Ferrita: Es una solucin slida intersticial de carbono en una red cbica centrada en el cuerpo de hierro. Admite hasta un 0,021 % C en solucin a la temperatura eutectoide. Es el constituyente ms blando del acero. La morfologa y estructura granular de la ferrita es muy variada pudindose encontrar hasta 24 trminos descriptivos de la misma. S in embargo, son dos las morfologas que conviene destacar :

Morfologa equiaxial

Estructura de Widmansttten

La morfologa equiaxial corresponde a granos poligonales de ejes aproximadamente iguales, que resultan a veces atacados diferentemente en funcin de su orientacin cristalogrfica respecto a la superficie de observacin. En la estructura de Widmansttten un enfriamiento rpido desde altas temperaturas obliga a un crecimiento de la ferrita segn ciertas direcciones preferenciales, resultando granos alargados en dichas direcciones del grano de austenita previo.

La ferrita de los aceros se diferencia de la fundicin, en que esta suele contener en disolucin cantidades muy elevadas de silicio que elevan su dureza y resistencia.

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d. Perlita: Debido a la presencia de silicio, el contenido de carbono en perlita de las fundiciones es inferior al de los acero. Al variar las fundiciones el silicio de 0.5 a 3%, varia el porcentaje de carbono de perlita de 0.8 a 0.5%.

Grafito en FUNDICIN GRIS 80X

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De acuerdo a la presencia de estos constituyentes en su microestructura, la fundicin gris se pueden dividir en:

Eutectoide o Perltica: Contiene el carbono combinado necesario para formar perlita con todo el hierro existente. Tambin se llama tenaz por sus buenas propiedades y es la estructura preferida por todos los fabricantes de piezas. Sus constituyentes estructurales son perlita y grafito. Posee, aproximadamente un 0.8 % de carbono. La resistencia a la2 traccin de las fundiciones perlticas vara de 200 a 350 N/mm y su dureza de 180 a

250 HB, teniendo gran resistencia al desgaste

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Hipoeutectoide o Ferrtica:

Contiene menos carbono combinado que la anterior y sus constituyentes estructurales son ferrita y grafito.

Hipereutectoide: Cuando el porcentaje de carbono es superior al de la eutectoide. A este grupo pertenecen las fundiciones atruchadas, con fractura ms o menos blanca segn el porcentaje de carbono combinado y con manchas grises. Sus constituyentes principales son perlita, grafito y cementita. Las fundiciones se mecanizan con facilidad y tienen una elevada colabilidad,

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INFLUENCIA DEL SILICIO EN LA FORMACION DE GRAFITO

Las leyes que rigen la formacin de los constituyentes en las fundiciones grises, son algo diferentes de las que se estudian en el diagrama hierro-carbono correspondiente a los aceros. Las diferencias que existen entre stas y aquellas son debidas principalmente a la presencia de silicio en cantidades bastantes elevadas, generalmente variables de 1 a 4%. El silicio se presenta normalmente en las fundiciones en forma de siliciuro de hierro disuelto en la ferrita o hierro alfa, no pudiendo observarse por lo tanto su presencia directamente por medio del examen microscpico.

Cuando se halla presente en pequeas cantidades, variables de 0.1 a 0.6%, no ejerce influencia importante. En cambio, cuando el silicio se halla variable en porcentajes variables de 0,6 a 3.5%, ejerce indirectamente una accin muy destacada y contribuye a la formacin de grafito, que modifica completamente el carcter y las propiedades de las aleaciones hierro carbono. En el siguiente ejemplo que se refiere a 2 piezas del mismo tamao (25 mm de dimetro y 50 cm de longitud), se aprecia perfectamente su influencia. La composicin de la primera pieza es la siguiente: C = 3%; Si = 0.50%; Mn = 0.45 %; P = 0.05 % y S = 0.070 %;

la segunda tiene la misma composicin excepto en el contenido de silicio, que es 2.5% en lugar de 0.5%. Esa diferencia en el porcentaje de silicio que la microestructura y propiedades de las propiedades de las dos piezas sean completamente distintas. La primera es fundicin blanca muy dura, frgil, tienen la fractura la blanca, encontrndose en ella todo el carbono en forma de cementita; la segunda es una fundicin gris relativamente blanda tiene fractura griscea y un gran porcentaje de carbono en forma de grafito.13



En la siguiente figura se puede ver el diagrama de Maurer, que fue uno de los primeros que sealaron de una forma clara la relacin que hay entre los porcentajes de carbono y silicio y la clase de fundicin que se obtiene en cada caso. Este diagrama que es muy sencillo y claro a sido a sido modificado y perfeccionado por otros investigadores, siendo en la actualidad el de Norbury uno de los ms aceptados. Estos diagramas se refieren a un determinado espesor y una clase de molde y no se desatara en ellos la influencia de la velocidad de enfriamiento.

INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO EN LA FORMACION DE GRAFITO La velocidad de enfriamiento que depende del espesor de las piezas y de la clase de molde empleado, es otro factor que tambin ejerce una influencia decisiva en la formacin en la calidad y microestructura de las fundiciones. rpidos fundiciones Loa enfriamientos a producir los

tienden

blancas:

enfriamientos lentos favorecen a la formacin de grafito y, por lo tanto, por tanto la formacin de fundiciones grises. Esta influencia es tan marcada que con

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una misma composicin al variarse la velocidad de enfriamiento se observan diferentes calidades con distintas durezas y microestructuras. La velocidad de enfriamiento que suele variar principalmente con el espesor de las piezas, tambin se modifica con la naturaleza de los moldes.

Los peque os espesores se enfran mucho ms rpidamente que los grandes. Un molde metlico, enfra ms rpidamente que un molde de arena. En los moldes metlicos el enfriamiento de la fundicin ms o menos rpido segn sea el espesor del molde. En algunos casos para alcanzar las mayores velocidades de enfriamiento, los moldes metlicos son refrigerados en agua. Un ejemplo de la influencia de la velocidad de enfriamiento ejerce en la microestructura de las fundiciones, se puede observar los resultados obtenidos con un pieza en la que las zonas de muy diferente espesor. Sus escalones son de 3, 6, 12 y 24 mm. La composicin es la siguiente C = 3.25 % y Si = 1.75 %.

Utilizando el molde arena, se obtuvo escalones de 3 y 6 mm de espesor fundicin blanca con una dureza de 365 Brinell, y en los escalones 12 y 24 mm de espesor se obtuvo fundicin gris con dureza de 170 a 180 Brinell. En el escaln 12 mm hay una zona intermedia de transicin atruchada con 240 a 350 Brinell de dureza.

ENFRIA IENTO MODERADO: GRAFITO + PERLITA (FUNDICIN GRIS PERLITICA)

ENFRIAMIENTO MODERADAMENTE LENTO: GRAFITO + FERRITA + PERLITA (FUNDICIN GRIS)

ENFRIAMIENTO LENTO: GRAFITO + FERRITA (FUNDICIN GRIS FERRITICA)

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DIAGRAMA HIERRO-CARBONO ESTABLE Las transformaciones que se producen en los calentamientos y enfriamientos de las fundiciones grises deben de estudiarse con ayuda de un diagrama hierro carbono un poco diferente del de los aceros (diagrama hierro -carbono metal estable), que se llama diagrama de hierro estable. Este diagrama seala los fenmenos y transformaciones estables correspondientes a las aleaciones hierro -carbono, adems, se refiere en general a aleaciones de alto contenido en silicio (1 a 4% generalmente). Una caracterstica de este diagrama estable es que sus constituyentes son grafito y hierro en lugar de cementita y hierro que son los constituyentes del diagrama metal estable.

Otra

circunstancia

importante

que

debe

cumplirse

para

que

las

transformaciones sean estudiadas en el di grama estable es que la velocidad de a enfriamiento de las aleaciones sea lenta.

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En la figura, junto al clsico diagrama metal estable, se se ala con lneas punteadas verdes el diagrama de hierro-carbono estable el cual hace referencia a las transformaciones que experimentan, en este caso, las fundiciones grises durante los procesos de calentamiento y enfriamiento, y tambin, a la micro estructura que se obtiene en cada caso.

En la figura observa que las lneas de transformacin del diagrama estable estn desplazadas hacia arriba y hacia la izquierda.

Los contenidos en carbono de las aleaciones eutcticas y eutectoides del diagrama estable, varan con el contenido de silicio de las fundiciones y son inferiores a los que corresponden al diagrama metal estable. En las transformaciones del diagramaestable, para una temperatura determinada, la austenita es capaz de disolver menor cantidad de carbono en comparacin con la cantidad que disuelve cuando las transformaciones se hacen de acuerdo al diagrama metal estable.

Para poder analizar las transformaciones que sufre la fundicin gris mediante el diagrama de hierro-carbono estable es necesario estudiarlo por partes:

a)

Formacin de Grafito:

La aparicin de grafito en vez de cementita en las aleaciones hierro-carbono, es debida a la inestabilidad del carburo de hierro en determinadas circunstancias y condiciones que hacen imposible su existencia y favorece, en cambio, la formacin del grafito.

Las principales circunstancias que favorecen la formacin de grafito son: un elevado porcentaje de silicio y un enfriamiento relativamente lento. La mxima temperatura alcanzada por la aleacin durante la fusin y la temperatura de colada, tambin influyen en la cantidad, tamao y distribucin de las lminas de grafito. En algunos casos el grafito se forma directamente, y en otros se forma al desdoblarse la cementita en grafito y hierro, segn la siguiente reaccin:

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En los procesos de enfriamiento correspondientes al diagrama estable, la separacin del grafito puede realizarse en zonas y a temperaturas parecidas a las de aparicin de la cementita en el diagrama metal estable. En las aleaciones hipereutcticas se puede formar grafito durante la solidificacin segn la lnea C D (grafito primario) descrita en la figura mostrada. Luego se puede formar grafito a la temperatura eutctica, 1145 aproximadamente. A esta temperatura eutctica, de acuerdo con el diagrama estable, se forma austenita saturada y grafito ( en proporciones eutcticas), en vez de formarse austenita saturada y cementita ( ledeburita), como ocurra en las aleaciones que se solidifican de acuerdo con el diagrama metal estable. Al continuar luego el enfriamiento, el grafito tambin se puede precipitar segn la lnea E S y, finalmente, a la temperatura eutectoide la austenita, de composicin eutectoide, puede transformarse en ferrita y grafito.

Es interesante sealar que, en general, en las fundiciones grises en el proceso de enfriamiento que sigue a la solidificacin, se suele obtener primero grafito en la zona de temperaturas elevadas y superiores a 900 y luego se suele formar, en la mayora de los casos, la cementita a baja temperatura, en una zona de transformaciones prxima a la que corresponde a la formacin de perlita en el diagrama metal estable, aunque ligeramente elevada.

En general, el grafito se forma ms fcilmente a temperaturas elevadas que a bajas temperaturas, y en las fundiciones hiper-eutcticas se realiza ms fcilmente la formacin de grafito cuando parte de la aleacin esta todava fundida, que cuando toda ella se encuentra en estado slido. Esto quiere decir que en las aleaciones hiper-eutcticas, el carbono se deposita ms fcilmente en forma de grafito pro-eutctico que en forma de grafito eutctico. Tambin es ms fcil la formacin del grafito eutctico que la formacin del grafito proeutectoide y, finalmente, el grafito proeutectoide se forma ms fcilmente que el eutectoide.

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FORMA EN QUE A ARECE EL CARBONO INFLUENCIA DE DIVERSOS FACTORES En la zona superior a la eutctica Carbono proeutctico Influencia Grafito mxima de los factores que Grafito favorecen la formacin de Grafito grafito Grafito Grafito Grafito Grafito Grafito cementita Perlita Ferrita Co Grafito Grafito En la zona eutctica Carbono eutctico

En la zona un poco superior a la eutectoide Carbono proeutectoide

En la zona eutectoide

CLASE DE LA MATRIZ

CLASE DE FUNDICIN OBTENIDA

Grafito y

Ferrita y

Fund n g

Fund n g Ferrtica

Forma de presentarse el carbono en los tipos de fundicin gris y esquema y avance de la formacin de grafito en los mismos teniendo en cuenta la influencia de los factores que favorecen la formacin de grafito Es importante resaltar que en las fundiciones grises, las transformaciones se llevan a cabo en ambos diagramas. Las transformaciones que se verifican a elevada temperatura (superiores 900), se suelen realizar de acuerdo con el diagrama estable (formacin de grafito a elevadas temperaturas) y algunas de las transformaciones que se producen a baja temperatura, se suelen realizar de acuerdo con el diagrama metal estable (formacin de cementita, generalmente eutectoide, a baja temperatura).!

En la zona eutectoide cuando la influencia de los factores que favorecen la formacin de grafito es muy importante y se emplea alto porcentaje de silicio, una velocidad muy lenta de enfriamiento y un mantenimiento muy prolongado a una temperatura ligeramente superior a la eutectoide, es posible conseguir que todo el carbono de la austenita se transforme en grafito depositndose grafito pro-eutectoide segn la lnea E S y que luego, adems se transforme la austenita eutectoide en grafito -ferrita. Cuando en una fundicin gris las condiciones de composicin y enfriamiento son favorablespara que en la zona eutectoide las transformaciones comiencen a realizarse de acuerdo con el diagrama metal estable precisamente, cuando la austenita tiene aproximadamente el contenido en carbono correspondiente al punto S, la fundicin

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n

P

Cementita

Perltica

Fund n g a



ser perltica. Finalmente, cuando las condiciones del enfriamiento sean muy prximas a las de los que corresponden a las fundiciones ferrticas, se formara una matriz compuesta por gran cantidad de ferrita y un pequeo porcentaje de perlita, y cuando las condiciones sean prximas a las que corresponden a la formacin de una matriz perltica, aparecer gran cantidad de perlita y un porcentaje muy pequeo de ferrita. PROPIEDADES MECNICAS Y ESPECIFICACIONES: PROPIEDADES MECNICAS:

Microscpicamente, Todos los hierros grises contienen grafito en escamas dispersas en una matriz de hierro-Silicio. La cantidad de grafito est presente, la longitud de las escamas y la forma en que se distribuyen en la matriz de influencia directa de las propiedades del hierro. La fuerza bsica y la dureza del hierro es proporcionada por la matriz metlica en la que el grafito se produce. Las propiedades de la matriz metlica puede ir desde los de un acero suave, baja emisin de carbono a los de acero templado, de alto carbono.. La matriz puede ser totalmente de ferrita para maquinabilidad mximo, pero el hierro se ha reducido la resistencia al desgaste y fuerza. Una matriz enteramente perltica es caracterstico de los hierros de alta resistencia gris, piezas de fundicin y muchos se producen con una microestructura de la matriz de ferrita y perlita, tanto para obtener dureza intermedia y la fuerza. Adiciones de aleacin y / o el tratamiento trmico se pueden utilizar para producir hierro gris con perlita muy fina o con una estructura de matriz acicular. El grafito tiene poca fuerza o dureza. Disminuye estas propiedades de la matriz metlica, sin embargo, la presencia del grafito proporciona varias caractersticas valiosas de hierro fundido. Estos incluyen:y

La capacidad de producir piezas fundidas econmicamente viable en forma s complejas, tales como bloques de motor refrigerado por agua.

y

Buena maquinabilidad, incluso en los niveles de desgaste dureza resistencia y sin relieves.

y

Estabilidad dimensional bajo calentamiento diferencial, como en los tambores de freno y discos.

y y y

Amortiguacin de vibraciones de alta como en los casos de transmisin de energa. La retencin de lubricacin lmite, como en cilindros de motor de combustin interna. Alta Resistencia a Compresin

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UNI ERSIDAD NACI NAL DE TRUJILL INGENIERA INDUSTRIALy y y


Alta Resistencia a la Fatiga Trmica Amortiguamiento contra la Vibracin. Debido al estilo de Presencia de grafito, Tienen Una elevada resistividad Elctrica.

Los hierros grises se definen mediante un nmero de clasificacin del 20 al 80. Las hojuelas de grafito concentran esfuerzos y causan baja resistencia y ductubilidad, pero la fundicin de hierro gris tiene varias propiedades atractivas, como por ejemplo: una elevada resistencia a la compresin, una buena maquinabilidad, buena resistencia al desgaste por deslizamiento o friccin, buena resistencia a la fatiga trmica, buena conductividad trmica y una buena capacidad de amortiguamiento contra la vibracin.

Al solidificarse en un molde de arena seca, precipita parte del carbono en grafito. Son blandas, se mecanizan fcilmente con herramientas de corte, y aunque frgiles, no lo son tanto como las fundiciones blancas.

El grafito suele aparecer como escamas dentro de una matriz de ferrita o perlita. El nombre se debe al color de una superficie fracturada. Desde un punto de vista mecnico las fundiciones grises son comparativamente frgiles y poco resistentes a la traccin. La resistencia y la ductilidad a los esfuerzos de compresin son muy superiores. Estas fundiciones amortiguan la energa vibracin al de forma mucho ms efectiva que los aceros. As los equipos que vibran mucho se suelen construir de esta aleacin. A la temperatura de colada tienen mucha fluidez por lo que permite moldear piezas de forma muy complicadas. Adems, Se utiliza en bloque de motores, tambores de freno, cilindros y pistones de motores.

Las diferencias entre los tipos generales de fundicin ms utilizados surgen principalmente de la forma que asume el grafito en el hierro terminado. De hierro gris. De los tipos generales de hierro fundido, hierro gris es de lejos el ms utilizado. El trmino "hierro gris" fue. En este punto, queremos destacar el hecho de que el hierro gris es un trmino muy amplio. Todos los hierros grises contienen grafito en forma de copos. Esto hace que el hierro gris sea fcilmente mecanizable. Todos los hierros grises casi no tienen ductilidad, una vez ms debido a la forma de la escama del grafito, lo que hace que el metal sea fcil de romper antes de que cualquier cantidad apreciable de alargamiento se haya producido. Sin embargo, no todos los hierros grises son igualmente fuertes, o con problemas por igual. Al igual que en el acero, resistencia a la traccin y la dureza estn estrechamente relacionados. Entre hierros grises, gamas de

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resistencia a la traccin de alrededor de 14 MPa (20.000 psi) a ms de 35 MPa (50.000 psi). La dureza de los ms fuertes grados es el doble de los ms dbiles grados. Todos los hierros grises tienen alta resistencia a la compresin - tres a cuatro veces su resistencia a la traccin. Si bien todos los palos de hierro fundido gris contienen carbono libre (grafito) en forma de escamas, tambin contienen carbono combinado (carburo de hierro) en casi todos los casos. Este carbono combinado a menudo est presente en los granos de perlita, como los encontrados en la mayora de los aceros de carbono. Tambin se puede encontrar como cementita o martensita. La composicin de la fundicin, la velocidad a la que se enfri despus de la fundicin y el tratamiento de calor despus de la fundicin tienen una influencia sobre la estructura. Pequeas cantidades de elementos de aleacin se utilizan con la mayor firmeza los hierros grises, sino que tienden a prevenir la formacin de perlita. Mientras que la dureza y resistencia del acero casi siempre aumentan a medida que aumenta el contenido de carbono, en el caso de fundicin gris ms fuerte, los grados ms difciles tienen menos de carbono que algunos de los de menor concentracin, los grados menos costosos. El Hierro gris es por lo general se funde en moldes de arena, y se deja enfriar en el molde norma lmente. El tratamiento trmico despus de la fundicin no es siempre necesario, pero se emplea con frecuencia, ya sea para aumentar o disminuir la dureza. Casi toda la carrocera y bloques de motor son piezas de fundicin de hierro gris. Cada vez que la in dustria desea una forma compleja que puede ser segn las tolerancias, y sern resistentes a la abrasin, el hierro gris se cuenta.

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HOJA DE ESPECIFICACION ASTM A48 CLASE 40 Informacin obtenida de ACERO SUECO PALME:

ANLISIS QUMICO (Tpico % C 2.55-3.66% Si 1.70-2.90% Mn 0.65-0.75%"

S 0.063% mx

P 0.10 mx

APLICACIONES TPICAS POR INDUSTRIA MAQUINARIA: Casquillos, engranes, chavetas, poleas, bancadas, mandriles

TRANSPORTACION: Forros, pistones, rodillos, rotores, sellos.

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FBRICAS DEL ACERO: Rodillos gua, rodillos de leva, rodillos de rodaja.

CARACTERISTICAS Es un hierro gris perltico que contiene grafito del tipo "A".Las barras de hierro gris fabricadas bajo esta especificacin, tienen una optima resistencia, menor desgaste y grn dureza, frente a otros grados de hierro gris. Este material se diseo para aplicaciones donde se requiere alta resistencia al desgaste y excelente respuesta al tratamiento trmico. Esta especificacin es parecida al ASTM-A48 clase 40

DUREZA BRINELL DIMETRO 1/2" - 3/4" 3/4" - 1 1/2" 1 1/2" - 2" 2" - 3" 3" - 6" 6" - 10" 10" - 20" MNIMO 229 207 207 207 197 183 183 MXIMO 301 285 277 269 269 269 269

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UNI ERSIDAD NACI NAL DE TRUJILL INGENIERA INDUSTRIALPropiedad en aceros con dimetro de 1 a 12 PROPIEDADES Lmite elstico Lmite de compresin Limite de fuerza transversal Defleccin en pulg. Dureza brinell Microestructura


40,000 psi 150,000 psi 4,000 psi 0.25 - 0.34 183 / 285 Perltica Puede ser endurecido al aceite, desde 1575F, para

Tratamiento en caliente

obtener un mnimo de dureza superficial de 50 Rockwell C

Maquinabilidad Especificacin ASTM

Muy buena A 48 ( Clase 40 )

TRATAMIENTOS TRMICOS DE LAS FUNDICIONES GRISES:

Recocido para eliminar las tensiones internas en piezas moldeadas de forma complicada de fundicin gris: Se calienta lentamente (75 - 100 /h) hasta los 500 -550 C, permaneca a esta temperatura durante unas 2-5 horas y luego enfriamiento lento dentro del horno (50 -60 /h) hasta los 200 C. Este tipo de recocido se sustituye por permanencia larga de aire (hasta un ao) de las piezas moldeadas colocadas en el almacn, proceso que suele denominar envejecimiento natural. Pero en este caso las tensiones se eliminan solo parcialmente (20-30%).

Recocido para reducir la dureza y mejorar la maquinabilidad de las fundiciones

grises: Se realiza calentndolas hasta 850-900 C durante1-2 horas, lo cual origina la grafitacin de la cementita libre segn la frmula Fe3C=3Fe+C.

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UNI ERSIDAD NACI NAL DE TRUJILL INGENIERA INDUSTRIAL Normalizado de las fundiciones grises:


Se realiza calentndolas hasta 850 - 870 C para elevar el contenido de carbono ligado, a expensas de la disolucin de una parte de carbono libre en la austenita y por el enfriamiento del aire para lograr la estructura de sorbita. Temple de las piezas de fundicin gris:

Para obtener la estructura de martensita, trostita y sorbita, el temple se realiza del mismo modo que en los aceros; la temperatura de calentamiento para el temple oscila de 820 a 900 C. Revenido despus del temple: Con baja temperatura a 180 - 250 C para eliminar

las tensiones; con alta temperatura a 500 - 600 C para conseguir la sorbita de revenido.

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fundicion gris

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