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FUNDICIONES

Tipos de fundiciones, características y diagrama hierro-carbono
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on 25 November 2014

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FUNDICIONES
DEFINICIÓN
TIPO DE FUNDICIONES
Se puede clasificar a los aceros mediante su estructura metalográfica, además de conocer las características de los mismos, basandonos en cuatro variables funamentales, las cuales son:
CLASIFICACIÓN
Fundiciones Blancas

Fundiciones Grises

Fundiciones Nodulares

Fundiciones Maleables

Fundiciones en Coquilla

Fundiciones Aleadas
FUNDICION
BLANCA
FUNDICION
GRIS
Integrantes:
Melanie Chiluisa
Ariana Villalba
Cesar Quilumbaquin
Gabriel Velasco
Israel Asimbaya
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE
TEMA: Fundiciones
Ingeniería Mecatrónica
BIBLIOGRAFÍA
- http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm13/pfcm13_2_6.html

- http://www.esi2.us.es/IMM2/Pract-html/inf-fund.html

- http://www.atmosferis.com/wp-content/uploads/2013/03/DiagramaFeC-610x625.jpg

- http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm13/Imagenes/Fig13-18.jpg

- http://v2.educarex.es/c/document_library/get_file?folderId=50194634&name=DLFE-63401.pdf
- Contenido de Carbono.
- Contenido de Elementos de Aleación e Impurezas.
- Velocidad de enfriamiento durante y después de la solidificación.
- Tratamiento Térmico posterior.
ESQUEMAS DE LAS DIFERENTES MICROESTRUCTURAS DE FUNDICIONES DE HIERRO
a) gris
b) blanca
c) maleable
d) esferoidal
e) de grafito compacto
Se denominan fundiciones a
una muy extensa familia de materiales férros cuya característica común es que terminan su solidificación con la reacción eutéctica del diagrama hierro- carbono.
Su concentración está entre 1.76% y 6.67% de carbono
Las fundiciones mas comerciales se encuentran entre 2.5% y 4% de C,
PROPIEDADES
- Son muy frágiles
- Dureza baja entre 80 a 100 HB
- Resistentes al choque térmico
- Resistentes a la corrosión
- Absorbe vibraciones
- Poco soldable (comparado al acero)
- Bajo costo
DIAGRAMA
HIERRO - CARBONO
FUNDICIÓN
MALEABLE
FUNDICION
NODULAR
CARACTERISTICAS:
-hipoeutéctica
2.5 y 4.0 % y de silicio entre 1 y 3 %
-frágiles
-poco resistentes a la tracción
-su resistencia y ductilidad a los esfuerzos de compresión son mayores.
-materiales metálicos más baratos.
-Amortiguan de forma óptima las vibraciones
-A la temperatura de colada tienen mucha fluidez por lo que permite moldear piezas de formas complejas.
UTILIZACION

- Bloque de motores
- Tambores de freno
- Cilindros y pistones de motores
sistemas de transmisión de potencia y mecanismos
Esta fundición apareció del afán de ablandar la fundición blanca y convertirla en un material tenaz.
No es más que la aleación hierro carbono Fe-C donde parte o todo el carbono aparece como grafito, pero precipitando éste en forma de copos.
FUNDICION MALEABLE DE CORAZON BLANCO
- La obtención es mediante la descarburación
-requiere un oxidante, que suele ser óxido de hierro,
- La pieza se coloca en cajas herméticamente cerradas a temperaturas entre 900 y 1100ºC
-Durante unos 10 días se deja enfriar lentamente.
FUNCION MALEABLE DE CORAZON NEGRO
COMPOSICIÓN QUíMICA
2.5 a 3.3 %C 0.5 a 1.5 % Si 0.5 % Mn 1 % S 1 %P
Se basan en la descomposición total o parcial de la cementita. El proceso se realiza calentando la pieza obtenida en fundición blanca recubierta de un material neutro a una temperatura de unos 850-900ºC durante unos 6 días. Estas fundiciones presentan una microestructura de nódulos de grafito sobre matriz ferrítica.
COMPOSICIÓN QUíMICA
2.2 a 2.75 %C 0.5 a 1.2 % Si 0.5 % Mn 1 % S 2 %P
APLICACIONES Y PROPIEDADES
Las piezas de fundición son, en general más baratas que las de acero
Sus propiedades mecánicas son suficientes para numerosos elementos de motores, maquinarias, etc.
Su resistencia a la compresión es muy elevada (50 a 100 kg/mm2).
su resistencia a la tracción puede variar en general de 12 a 90 kg/mm2.
Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien (mucho mejor que el acero), las vibraciones a las que se encuentren sometidos máquinas, motores, etc.
Su fabricación exige menos precauciones que la del acero.
Atendiendo a sus propiedades y su excelente colabilidad justifican la amplia utilización industrial de este tipo de fundición: para engranajes, bielas, pistones, árboles de levas, árboles de transmisión, cadenas, además de accesorios para cañerías, transmisión y conducción de líquidos y gases, piezas pequeñas, o piezas de bajo espesor.
Son aquellas en las que todo el carbono se encuentra combinado bajo la forma de cementita.
Se forma al enfriar
de rápidamente la fundición de hierro desde el estado líquido.
Todas ellas son aleaciones hipoeutécticas y las transformaciones que tienen lugar durante su enfriamiento son análogas a las de la aleación de 2,5 % de carbono.
Microestructura típica de las fundiciones blancas, la cual está formada por dendritas de austenita transformada (perlita), en una matriz blanca de cementita.

Las las áreas oscuras
son perlita
Características
- Dureza y resistencia al desgaste
- Quebradiza y difícil de mecanizar
- Limitada utilización industrial

Aplicaciones
- Camisas interiores de las hormigoneras que sean dúctiles
- Molinos de bolas
- Boquillas de extrusión

En grandes cantidades como material de partida, para la fabricación de fundición maleable.
FUNCIONES ALEADAS
Estas fundiciones suelen contener cantidades de níquel, cromo, molibdeno y cobre en
porcentajes generalmente inferiores al 1.5%. En estas fundiciones de gran resistencia, es
frecuente que los elementos aleados estén en la proporción de una parte de cromo y dos o tres
partes de níquel. El cobre y el molibdeno, en general, suelen encontrarse en cantidades
relativamente pequeñas, empleándose estos elementos unas veces solos y otras con níquel o
cromo, o con ambos a la vez. En ocasiones mucho menos frecuentes, estas fundiciones
contienen también pequeñas cantidades de titanio y vanadio, que son añadidos principalmente
para conseguir disminuir el tamaño de las láminas de grafito o para afinarar la matriz, y para
mejorar también la resistencia al desgaste.

FUNDICIONES DE BAJA Y ALTA ALEACION
FUNDICONES DE ALTA RESISTENCIA A LA TRACCION
En este grupo se incluyen una gran variedad de fundiciones de composiciones muy diversas y
resistencia a la tracción, variables de 25 a 50 kg/mm2 .A este grupo pertenecen ciertas
fundiciones al níquel, fundiciones al cromo, al cromo-níquel, al cobre etc.
En estas fundiciones, una de las ventajas más importantes del empleo de los elementos de
aleación, es que con ellos se evita la formación de grandes laminas de grafito y se aumenta la
resistencia de la matriz.
También es importante señalar que la presencia de esos elementos reducen la susceptibilidad de
las fundiciones a las variaciones de sección. Es decir, se consiguen que las propiedades sean 10
más constantes en piezas de diferentes espesores. Además, la matriz de las fundiciones aleadas
tienen más resistencia y dureza que la matriz de las fundiciones ordinarias.

-Es una aleación Fe-C y Si
-Su microestructura está conformada por una matriz metálica y una cantidad del 10 al 15% de grafito en forma de esferas.
-La presencia de grafito disminuye la dureza y la resistencia mecánica pero incrementa la maquinabilidad.
La mayoría de los elementos de aleación adicionados a las fundiciones aceleran o retardan la grafitización, y ésta es una de las principales razones de su empleo. Los elementos de aleación más utilizados son el cromo, cobre, molibdeno, níquel y vanadio.

Ferríticas:
Posee maquinabilidad, ductilidad y límite elástico moderado.

• Perlíticas:
Buen límite elástico y ductilidad pero baja maquinabilidad, se pueden templar superficialmente.

• Tratadas térmicamente:
Con tratamientos térmicos como normalizados, templados y revenidos o austemperadas, presentan alta resistencia a la tracción y alto límite elástico.

Esferoides de grafito sobre
una matriz de ferrita.
Características
Módulo elasticidad: 17500 Kg/mm2

Elasticidad: 65% a 85%

Resistencia: 70 Kg/mm2

Tracción: 3% alargamiento
Definición
También llamado diagrama de equilibrio o de fases, Fe-C se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse.
Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identifcando los puntos críticos, temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones por métodos diversos.
Ferrita
Cementita
Perlita
Austenita
Ledeburita
Martensita
Bainita
FUNDICIÓN EN COQUILLA
Modo de obtencion

Colando el metal fundido en coquilla metálica. De esta forma se obtienen piezas constituidas por una capa periférica dura y resistente a la abrasión de fundición blanca, que envuelve totalmente a un corazón más blando de fundición gris, siendo necesario para conseguir buenos resultados tener un control muy cuidadoso de la composición
y de la velocidad de enfriamiento.
Contiene entre 0-1,76 % C (1130°C) .
Constituyente mas denso de los aceros.
Atomos de C intercalados entre particulas y al centro de la estructura FCC
Dúctil, blanda y tenaz.
Composición: 52% cementita
48% austenita
Temperatura eutéctica: 1130°C

Bajo los 723°C se descompone en ferrita y cementita
Ferrita + cementita.
Se obtiene pro transformacion isotermica de la austenita (225- 550 °C).
Mágnetica.
Esta compuesta de una matriz ferrítica y párticulas alargadas de cementita
Las fundiciones en coquilla pueden obtenerse:

-Ajustando la composición de la fundición de tal modo que la velocidad de enfriamiento del normal en la superficie sea la justa para que se forme fundición blanca, mientras que en el interior, al ser menor la velocidad, se obtiene fundiciones atruchadas y grises.
Jugando con los espesores metálicos del molde y con algunos componentes de la aleación como el silicio, manganeso, fósforo etc. se puede controlar el espesor de la capa de fundición blanca que se desea obtener.
• Solución sólida de carbono en hierro α (BCC)

• Solubilidad a temperatura ambiente 0,008%

• Máxima solubilidad a 723ºC de 0,0218%

• Blanda y dúctil

• Magnética

• Contiene 6,67% C

• Dura y frágil

• Magnética por debajo de 210ºC

• Cristaliza en el sistema ortorómbico

• Temperatura de fusión 1227º C


Perlita (86,5% Ferrita y 13,5% Cementita)

➢Contiene 0,77% C
➢Punto eutectoide
➢Propiedades intermedias entre Ferrita y
Cementita
➢Esta formada por láminas alternadas de
Ferrita y Cementita
➢Temperatura de fusión 723º C
• Se obtiene por enfriamiento rápido de laaustenita.

• Componente más duro de los acerosdespués de la cementita

• Se presenta en forma de agujas y cristalizaen sistema tetragonal

• Máxima solubilidad del C 0,89%

Contienen uno o más elementos de aleación en cantidades suficientes para mejorar las propiedades físicas o mecánicas de las fundiciones ordinarias
Los elementos de aleación se adicionan
a las fundiciones ordinarias para
comunicarles alguna propiedad especial, tal como:
- Resistencia a la corrosión
- Resistencia al desgaste
- Resistencia al calor
- Mejor desempeño de sus propiedades mecánicas.
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