2/12/2015 Fundiciones de Hierro

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­ Tutorial Nº 108 ­

Estudio y Clasificaciónde las Fundiciones

Índice de contenidos:

1­ Introducción

1.1­ Definición

1.2­ Clasificación

2­ Propiedades generales de las fundiciones

2.1­ Propiedades mecánicas

2.2­ Soldabilidad de las fundiciones

3­ Fundiciones blancas

4­ Fundiciones grises

5­ Fundiciones dúctiles o nodulares

6­ Fundiciones atruchadas

7­ Fundiciones maleables

ANEXO:

A1­ Diagrama Hierro­Carbono (Fe­C)

DESARROLLO DEL CONTENIDO

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1­ Introducción

1.1­ Definición

Cuando se habla de fundición, se piensa en piezas metálicas fabricadas mediante el vertido del metal fundido (colada) en unmolde con la forma y tamaño ligeramente sobredimensionado para tener en cuenta la contracción del metal durante la etapaposterior de solidificación y enfriamiento.

Los moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena, yeso, cerámica ymetales. Los distintos procesos de fundición existentes se clasificarán de acuerdo a losdiferentes tipos de moldes que se empleen.

El metal fundido adopta la cavidad del molde, y al enfriarse se procederá a removerlodel propio molde. Muchas de las propiedades y características que la fundición finalmenteadquiera, dependerá de los numerosos procesamientos posteriores en función delmétodo de fundición y del metal que se use. Entre ellos destacaremos:

­ El desbaste del metal excedente de la fundición.

­ La limpieza de la superficie.

­ Tratamiento térmico para mejorar sus propiedades.

Aunque del horno alto en las siderurgias se obtiene la forma más impura de hierrocomercial: arrabio (pig iron) que en realidad puede considerarse como una fundición (el

contenido de carbono varía entre 2­4%), cuando nos referimos habitualmente a "fundición" (también llamado hierro colado) notratamos de arrabio, sino de otras formas comerciales más puras, resultado de la refusión de arrabio, en hornos de cubilote, queson un tipo de horno poco costoso, de gran rendimiento y cuyo combustible no es caro, pues se trata de gas de coquería.

En realidad, y concretando la definición, las fundiciones de hierro son aleaciones de hierro (Fe) y carbono (C), donde elcontenido en carbono puede variar del 2 al 5%, pudiendo presentar además cantidades de otros elementos en la aleación comosilicio (Si) del 2 al 4%, de manganeso (Mn) hasta 1%, y siendo bajo el contenido de azufre (S) y de fósforo (P).

No obstante, también debe tenerse en cuenta que la presencia de elementos de aleación puede modificar la máxima solubilidadde carbono en la austenita, por lo que algunas fundiciones aleadas podrían tener incluso menos del 2% de carbono y serconsideradas también como fundición.

Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas más importantes son:

­ Son más fáciles de maquinar que los aceros.

­ Se pueden fabricar piezas de diferente tamaño y complejidad.

­ Al tener las fundiciones unas temperaturas de fusión claramente inferiores a las delos aceros, en su fabricación no se necesitan equipos ni hornos muy costosos, por lo quelas instalaciones necesarias son más sencillas y económicas.

­ Absorben las vibraciones mecánicas y actúan como autolubricantes.

­ Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y presentan buena resistencia aldesgaste y son relativamente duras.

­ Y por otro lado, al ser las fundiciones aleaciones con muy alto contenido en carbonoson, en general, muy frágiles, por lo que no se pueden conformar por forja, laminación oextrusión, sino que las piezas de fundición se conforman directamente por moldeo,pudiéndose fabricar piezas de fundición de muy diferentes tamaños y complejidad.

Sin embargo, es la economía que suponen la fabricación de fundiciones hierro­carbono (Fe­C), comparadas con otrasaleaciones, lo que justifica la extensa aplicación de las "fundiciones" en la industria.

Además, a igualdad de sobrecalentamiento, la "fundición" líquida es la más fluida de todas las aleaciones moldeadas, lo quepermite adaptarse perfectamente a la producción de piezas delgadas y de perfil complicado.

No obstante, debido a su alta densidad libera gases e inclusiones no metálicas con mayor facilidad que las aleaciones ligeras.

Por otro lado, la contracción que sufren las piezas de fundición es pequeña (0 a 1,9 %) frente a las piezas fabricadas en acero ode aleaciones ligeras (4 a 6 %). Y el rechupe es aproximadamente la mitad que el de las otras aleaciones de moldeo.

Al no tratarse las fundiciones de aleaciones forjadas, lógicamente, su alargamiento será muy pequeño, y su resiliencia baja.

1.2­ Clasificación

Las fundiciones se suelen denominar de acuerdo con la apariencia de su fractura. En este sentido, las fundiciones se clasifican

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Elementos con Potencial Grafitizante Positivo(ordenados en sentido decreciente)

Elementos con Potencial Grafitizante Negativo(ordenados en sentido decreciente)

CarbonoEstañoFósforoSilicioAluminioCobreNíquel

VanadioMolibdenoCromoManganeso

principalmente en fundición gris (la superficie de rotura presenta un gris oscuro), fundición blanca (blanco brillante) o atruchada(superficie de rotura color grisáceo).

En realidad, las fundiciones están constituidaspor una muy extensa familia de materiales férreoscuya característica común es que terminan susolidificación con la reacción eutéctica deldiagrama hierro­carbono (Fe­C). Ver diagramahierro­carbono de la figura adjunta.

La figura representa en realidad dos diagramas,el metaestable hierro­carbono y el diagramaestable hierro­grafito.

Una fundición, en sus etapas de solidificación,podrá seguir uno u otro camino (o ambos) enfunción de su composición química (a través delpotencial grafitizante) y de la velocidad deenfriamiento utilizada (que a su vez tambiéndepende del tamaño de la pieza), dando lugar auno u otro tipo de familia de fundición.

En este sentido, existen elementos químicosque incrementan el potencial grafitizante de unafundición y por lo tanto favorecerán la aparición delcarbono en forma de grafito. Y también otroselementos que van a favorecer la aparición delcarbono en forma de carburos (son los elementos

carburígenos). Esto condicionará, como se verá más adelante, la aparición de una u otra familia de fundición.

Por otro lado, la velocidad de enfriamiento también es otra variable que influye de manera importante en el estado en queaparezca el carbono, y por tanto, el tipo de familia de fundición que se origine.

Así, los enfriamientos lentos van a favorecer la formación de carbono en forma de grafito, mientras que los enfriamientos másrápidos favorecerán la formación de carburos.

Cuando una fundición en su etapa de solidificación y enfriamiento sigue el camino metaestable, la fase rica en carbono delconstituyente eutéctico es la cementita (Fe3C), mientras que cuando sigue el camino estable, el eutéctico es austenita + grafito.

De esta manera, se van a obtener las fundiciones blancas (diagrama metaestable), fundiciones grises (diagrama estable) y lasconocidas como fundiciones atruchadas ("mottled", que se generan cuando se siguen ambos diagramas simultáneamente,formándose en el curso de su solidificación tanto cementita como grafito).

Del mismo modo, durante el proceso de enfriamiento que ocurre posterior a la solidificación, la austenita eutectoide puedetransformarse en perlita (diagrama metaestable) o en ferrita+grafito (diagrama estable).

Existe una última familia de fundiciones que se obtienen al tratar térmicamente una fundición blanca con objeto de transformar lacementita en grafito: son las fundiciones maleables.

Además de esta primera clasificación fundamental, en la práctica existen también otros criterios empleados a la hora declasificar las fundiciones. Uno de ellos es la microestructura de la fase matriz. En este sentido, las fundiciones de hierro se puedenclasificar también en tres grandes grupos:

­ Fundiciones en las que todo el carbono se encuentra combinado formando cementita y que al romper presenta fractura defundición blanca.

­ Fundiciones en las que todo el carbono está en estado libre formando grafito.

­ Fundiciones en las que parte del carbono se encuentra en estado libre y parte combinado en forma de cementita.

En los apartados del 3 al 7 de este tutorial se estudian un poco más en detalle las características principales de cada de losdistintos tipos de familias de fundiciones que se fabrican.

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2­ Propiedades generales de las fundiciones

2.1­ Propiedades mecánicas

Con carácter general, las fundiciones de hierro son aleaciones que resultan ser muy frágiles, de una dureza relativamenteelevada, resistentes al choque térmico, a la corrosión, absorben bien las vibraciones, son de bajo costo y presentan pocasoldabilidad en comparación con el acero.

A continuación, se expondrán otras propiedades que van a servir para caracterizar y conocer mejor alas fundiciones:

• Aspecto: La superficie exterior de las fundiciones es de un color gris oscuro, mientras que el color dela fractura resulta ser distinta dependiendo del tipo de fundición que se trate: oscura (para la fundiciónnegra); gris (fundición gris) o atruchada (puntos claros sobre fondo oscuro, o viceversa) o bien, deapariencia clara (fundición blanca).

Cuando la pieza de fundición queda al aire libre, la superficie externa se cubre de herrumbre (óxidohidratado de hierro) de un color rojo pardo que penetra lentamente en el interior.

• Peso específico: El peso específico varía con el tipo de fundición que se esté considerando, aunquese puede admitir los siguientes valores medios:

­ Fundición gris: 7 a 7,2 kg/dm3

­ Fundición atruchada: 7,3 a 7,4 kg/dm3

­ Fundición blanca: 7,4 a 7,6 kg/dm3

• Temperatura de fusión: Aunque la temperatura de fusión de las fundiciones varía con la composición, con carácter general sedebe decir que presentan un punto de fusión notablemente más bajo que el de los aceros, debido a su elevado contenido decarbono, pudiéndose considerar los siguientes valores medios:

­ Fundición negra gris: 1200° C

­ Fundición blanca: 1100° C

• Fluidez: Mediante la fluidez se trata de describir la propiedad del metal cuando se encuentra en estado líquido de poderrecorrer y de rellenar bien los moldes. En este sentido, las fundiciones presentan buena colabilidad (gran fluidez) en estado líquido,siendo la fundición fosforosa más fluida que la fundición con poco fósforo.

• Contracción: Todo metal al solidificarse sufre una contracción. En la fundición blanca, esta contracción es casi similar a la delacero (entre 16­18‰), mientras que en las fundiciones grises, en las cuales durante el proceso de solidificación se segregan unaslaminillas de grafito con un aumento del volumen de la masa, la contracción final resultará menor (entorno al 10‰)

En todo caso, la contracción final que sufra la fundición al solidificarse variará también en función de los obstáculos queencuentre la colada en el molde.

• Resistencia a la tracción: La fundición gris posee una carga de rotura a la tracción que varía entre 30, 40 y 45 kg/mm2. Lasfundiciones maleables presentan una carga de rotura entre 35 y 40 kg/mm2, mientras que las fundiciones aleadas y las esferoidalessobrepasan este límite, llegando a cargas de rotura comparables a las de los aceros de calidad (entre 70 y 80 kg/mm2).

Por otro lado, la resistencia a la compresión que presentan las fundiciones es siempre mayor que la de tracción. Incluso para lasfundiciones grises normales la resistencia a la compresión resulta ser tres o cuatro veces el valor de la de tracción. Por este motivo,las piezas de fundición deberán ser utilizadas preferiblemente en aquellos casos que vayan a estar sometidas a esfuerzos decompresión.

• Resistencia al choque: Mediante la resiliencia se pondera la resistencia al choque de un material, es decir, es una medida dela tenacidad del material, que se define como la capacidad de absorción de energía antes de aparecer la fractura súbita.

En este sentido, el comportamiento de las fundiciones a las solicitaciones dinámicas (choques,impactos...) es muy dispar y depende del tipo de fundición.

Así, las fundiciones blancas no presentan buena resistencia al choque y son frágiles porque no sufrendeformaciones plásticas.

Por el contrario, las fundiciones maleables y las de grafito nodular (funciones dúctiles) presentan unamejor resistencia al choque si el impacto está dentro de un cierto límite de seguridad.

Son las fundiciones grises las que presentan un óptimo comportamiento a la resistencia al choque porsu propiedad característica de amortiguar las vibraciones. De hecho, los cigüeñales de compresores ymotores de combustión interna, antes fabricados en acero tratado, se han ido sustituyendo por árboles

colados hechos de fundición gris, obteniéndose un funcionamiento más regular, suave y menos ruidoso.

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• Dureza: La dureza es una propiedad que mide la capacidad de resistencia que ofrecen los materiales a procesos de abrasión,desgaste, penetración o de rallado. En las fundiciones, la dureza es relativamente elevada.

Así, las fundiciones grises presentan una dureza que varía de 140 a 250 Brinell. Este tipo de fundiciones se puede mecanizarfácilmente, dado que la viruta se desprende fácilmente, y porque con la presencia de grafito liberado, éste actúa a modo delubricante del paso de la viruta sobre el corte de la herramienta.

Las fundiciones blancas tienen un índice de dureza que supera los 350 a 400 Brinell. Por debajo de 550 Brinell se puedemecanizar con herramientas de carburo, mientras que superado este límite es necesario emplear la muela de esmeril.

• Otras propiedades: Las fundiciones son en general frágiles. Las fundiciones no son dúctiles ni maleables por lo que no sepueden conformar por forja, laminación o extrusión, sino que las piezas de fundición se conforman directamente por moldeo.

Las fundiciones pueden recibir baños galvánicos en caliente o ser niquelada, estañada y esmaltada al fuego para fabricar piezasde uso doméstico o para la industria.

Por último, las fundiciones tienen una discreta resistencia química a los ácidos, álcalis, a las oxidaciones y al fuego, que lepermiten que puedan ser utilizadas como componentes y elementos para máquinas e instalaciones químicas y térmicas (parrillaspara calderas, por ejemplo, etc.).

2.2­ Soldabilidad de las fundiciones

Mientras que la fundición blanca presenta serios problemas de soldabilidad, la fundición gris sí que es soldable, siempre que seempleen los métodos apropiados de soldeo como a continuación se exponen.

Ello es debido a que el ciclo de calentamiento y enfriamiento que conlleva todoproceso de soldadura, origina fenómenos de expansión y contracción, lo que va acrear tensiones de tracción en la pieza fundida durante la fase de contracción.Habida cuenta que las fundiciones se comportan peor a tensiones de tracciónque de compresión, se justifica la necesidad de adopción de medidas especialespara garantizar una buena soldabilidad.

Por otro lado, la familia que constituyen las fundiciones nodulares, cada vezmás empleada en la actualidad, son también soldables, mientras que un métodopráctico para soldar piezas de fundición maleable es la soldadura fuerte (brazing)empleando varillas de aleaciones de cobre. En todo caso, para obtener losmejores resultados en la soldadura de piezas de fundición nodular y fundiciónmaleable, se recomienda que éstas deberán ser soldadas en estado recocido.

Centrando el estudio de soldabilidad en la fundición gris, dado que más del90% de las fundiciones que se emplean habitualmente pertenecen a esta familia,

los métodos más usuales para la soldadura de piezas de fundición gris son los siguientes:

• Soldadura oxiacetilénica, si son piezas de pequeñas dimensiones.

• Soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido, recomendada para piezas más voluminosas donde se hace necesariorealizar una preparación previa de los bordes a unir.

A continuación se estudiarán ambos procesos.

­ Soldadura oxiacetilénica:

La soldadura oxiacetilénica es un procedimiento a menudo empleado para ejecutar soldadura de piezas de hierro fundidas(fundición gris), sobretodo si son de pequeñas dimensiones. La llama a emplear en este caso deberá ser neutra. Como materialesde aporte se suelen emplear dos tipos de metales de rellenos: varillas de hierro fundido (RCI­A y RCI­B) y las barras de zinc­cobre(RZnCu­B y RZnCu­C).

Las soldaduras que sean ejecutadas con las varillas de hierro fundido adecuadas van a resultar tan fuertes y resistentes como elmetal base. La clasificación RCI se utiliza para la fundición gris ordinaria. La varilla RCI­A tiene pequeñas cantidades de la aleacióny se utiliza para la aleación de hierro fundido de alta resistencia, mientras que la varilla RCI­B se puede utilizar también para lasoldadura de hierro fundido nodular y maleable. En todo caso, para que el procedimiento de soldadura resulte óptimo, se deberárealizar una correcta preparación de bordes de las piezas a unir, y tener presente realizar un precalentamiento y también unpostcalentamiento una vez ejecutada la soldadura, con objeto de controlar la velocidad de enfriamiento de las piezas soldadas.

Por otro lado, si se emplean como material de aporte las barras de zinc­cobre se producirán soldaduras de bronce. Hay dosclasificaciones: RZnCu­B, y RznCu­C. El bronce depositado en el cordón de soldadura aportará una ductilidad relativamente alta ala unión.

Se recomienda emplear la varilla de material de aporte que ya lleve incorporado en su revestimiento el fundente extruido. Encaso de utilizar varillas sin fundente incorporado, entonces se deberá emplear un desoxidante para mantener el baño de fusión

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limpio y fluido, de lo contrario se formarán óxidos de difícil fusión que dificultarán la operación y provocarán inclusiones ysopladuras.

En todo caso, se deberá emplear el metal de aporte adecuado y procurar que las piezas se enfríen lentamente, dado que si elenfriamiento ocurre rápidamente se pueden formar trazas de fundición blanca en la zona del cordón, con lo que éste quedará duro,frágil y de muy difícil mecanización.

Para más información sobre las varillas de aporte se puede consultar la norma AWS A5.8­89.

­ Soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido (SMAW):

En este apartado se describirá cómo realizar de manera óptima la soldadura de piezas de hierro fundido mediante elprocedimiento de soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido (SMAW).

Antes de iniciar la soldadura es necesario realizar una cuidadosa preparación de la piezas de fundición a soldar con objeto deeliminar todos los materiales extraños de la superficie, y limpiar completamente el área de la soldadura. Esto significa quitar restosde pintura, grasa, aceite y otros materiales indeseables de la zona de soldadura.

Se recomienda, asimismo, realizar una preparación de borde de las piezas a soldar biselando la zona afectada en forma de "V",con un ángulo de entre 60­90°.

También se recomienda realizar soldaduras con penetración completa para que toda grieta o defecto que se origine se eliminecompletamente, dado que cualquier defecto puede volver a aparecer en condiciones de servicio.

Realizar un precalentamiento previo es conveniente para la soldadura de piezas de fundición con cualquiera de los procesos desoldadura antes descritos. Este precalentamiento podrá ser reducido cuando se utilice material de aporte que sea muy dúctil. Conel precalentamiento se conseguirá reducir el gradiente térmico entre la soldadura y el resto de la pieza.

En el proceso SMAW para la soldadura de hierro fundido se suelen utilizar cuatro tipos de metales de aportación:

• Electrodos revestidos de hierro fundido

• Electrodos revestidos con aleación de base cobre

• Electrodos revestidos a base de níquel, y

• Electrodos revestidos de acero suave.

A continuación se describirá cómo emplear cada uno de los tipos anteriores de electrodos en función de la maquinabilidad y laresistencia que se quiera obtener en el material depositado, de la ductilidad de la soldadura final y la disponibilidad de equipos parasoldar.

­ Cuando la soldadura por arco se realice con electrodos revestidos de hierro fundido, será necesarioprecalentar la zona de soldadura entre 120°C y 425°C, dependiendo del tamaño y la complejidad de lafundición y la necesidad de mecanizar o no el material depositado y las áreas adyacentes.

En general, es mejor utilizar los electrodos revestidos de hierro fundido de diámetro pequeño y ajustardespués la longitud de arco, y si es posible, ejecutar la soldadura en posición plana.

­ En cuanto a los electrodos revestidos con aleación de base cobre, hay dos tipos de electrodos de basecobre: la aleación de cobre­estaño (ECuSn­A y C) y la aleación cobre­aluminio (ECuAl­A2). Las aleacionesde zinc­cobre no se pueden utilizar para electrodos de soldadura de arco debido a la baja temperatura defusión del zinc. El zinc se volatiliza en el arco y hará que exista porosidad en la soldadura realizada.

Los electrodos de cobre­estaño producen una soldadura con buena ductilidad. Así, los electrodos de aleación cobre­estañoECuSn­A, ECuSn­C ofrecen depósitos fuertes y también de gran dureza, por lo que se emplean mucho para el recargue de lasfundiciones. La diferencia entre ambos electrodos está en el contenido de estaño: el electrodo ECuSn­A contiene un 5% deestaño, mientras que el ECuSn­C contiene un 8%.

Cuando se utilicen los electrodos de base cobre, será necesario realizar un precalentamiento entre 120­200°C, así comotambién usar electrodos de diámetros pequeños y valores de intensidad de corriente bajas. El enfriamiento lento se recomiendadespués de realizada la soldadura.

Por otro lado, los electrodos (ECuAl­A2) son de base cobre y aluminio, y tienen un punto de fusión relativamente bajo, asícomo una gran velocidad de aportación a bajas intensidades. Esto permite una soldadura rápida y reduce la deformación y laposibilidad de formación de fundición blanca en la zona de la soldadura. La resistencia a la tracción y la carga de fluencia deestos depósitos son casi el doble de los obtenidos con electrodos a base de cobre y estaño.

­ En cuanto a los electrodos revestidos a base de níquel, existen tres tipos de electrodos de níquel usados para soldar hierrofundido: ENiFe­CI contiene aproximadamente un 50% de níquel, el ENi­CI contiene aproximadamente el 85% de níquel y el tipoENiCu contiene níquel y además cobre.

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El electrodo ENiFe­CI es el más barato y proporciona resultados aproximadamente iguales a los electrodos de alto contenidoen níquel. Este tipo de electrodo puede ser utilizados sin precalentamiento, sin embargo se recomienda su almacenamientomanteniéndolo a una temperatura de al menos 40°C. Los depósitos de níquel y níquel­hierro son extremadamente dúctiles y nose vuelven frágiles con presencia de carbono. La dureza de la zona afectada por el calor puede reducirse al mínimo mediante lareducción de la penetración en el metal base.

El electrodo tipo de níquel­cobre se presenta en dos grados: el ENiCu­A con un 55% de níquel y un 40% de cobre y el ENiCu­B con el 65% de níquel y 30% de cobre. Cualquiera de estos electrodos se puede utilizar de la misma manera como el electrodode níquel o el electrodo de níquel­hierro con aproximadamente la misma técnica y obteniéndose los mismos resultados.

Los depósitos de níquel­hierro son especialmente recomendados para unión y reparación de piezas de fundición con altoporcentaje de fósforo, fundición nodular y esferoidal, sin necesidad de precalentamiento. El depósito tiene una alta resistencia yes de excelente apariencia, estando libre de grietas y porosidad, incluso sobre superficies contaminadas.

Al igual que todas las soldaduras de hierro fundido, se recomiendan los cordones cortos a fin de no calentar excesivamente lapieza. No se recomienda el martillado.

­ Por último, los electrodos de acero suave (AWS E St) no se recomiendan para soldar hierro fundido si luego el depósito quese ejecute se debe mecanizar. En caso de no tener que mecanizar la zona soldada, entonces este electrodo a base de hierro sepuede emplear para muchas aplicaciones de piezas de hierro fundido utilizados en la industria.

El depósito de la soldadura resultante con este tipo de electrodo es muy duro y no mecanizable. Se suele emplear muchopara fundición sucia, podrida o quemada, o también en fundición con un alto contenido de fósforo o azufre. Además, el depósitode acero suave tendrá una reducción del nivel de ductilidad como resultado de un mayor contenido de carbono.

3­ Fundiciones blancas

Las fundiciones blancas son aquellas aleaciones de hierro y carbono que terminan su solidificación a 1.148 ºC, siguiendo lasiguiente transformación eutéctica:

Aleación líq. (4,3%C) → Austenita (2,1%C) + Fe3C (6,67%C)

Este agregado eutéctico de austenita y cementita, que forma el constituyente matriz de las fundiciones blancas, recibe el nombrede ledeburita. Esta es la característica general de toda fundición blanca, es decir, que el intervalo de solidificación termina en laeutéctica, por lo que todas presentan ledeburita.

Por tanto, se llama ledeburita al constituyente eutéctico que se forma al enfriar la fundición líquida de 4,3% C siguiendo eldiagrama hierro­cementita metaestable, y que está formada por 52% de cementita (al 6,67%C) y 48% de austenita (al 2,1% C). Laledeburita no existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias debido a que en el enfriamiento se transforma encementita y perlita. Sin embargo en las fundiciones se pueden conocer la zonas donde existió la ledeburita por el aspecto eutécticocon que quedan las agrupaciones de perlita y cementita.

En el análisis de las fundiciones se suele utilizar el concepto de carbono equivalente (CE). El carbono equivalente (CE) secalcula a partir del contenido en carbono (C) de la fundición modificado por el contenido en silicio (Si) y fósforo (P) según laexpresión siguiente:

CE = %C + %Si/3 + %P/3

Así, por ejemplo, una fundición con una composición del 3,2%C, 2%Si y 0,4%P tiene un CE, según la expresión anterior, igual al4%, de modo que será hipoeutéctica (2,1 < %C < 4,3), mientras que en una fundición con el mismo contenido de carbono y siliciopero con 1,3%P, su CE será del 4,3% y tendrá justo la composición eutéctica.

Por corresponder a la solidificación metaestable, las fundiciones blancas no presentan grafito, y en función de su contenido finalde carbono equivalente podrán ser hipoeutécticas (2,1 < %C < 4,3 %), eutécticas (4,3%C) o hipereutécticas (contenido en carbonode 4,3%C a 6,67 %C).

Dada la elevada proporción de cementita en la ledeburita (52%), se trata de un constituyente muy frágil y duro. Por esta razón, elinterés industrial máximo de las fundiciones blancas radica en aquellas composiciones que sean hipoeutécticas (2,1 < %C < 4,3)con son menos frágiles.

Para favorecer la solidificación según el sistema metaestable, el contenido en silicio (Si) de las fundiciones blancas deberá serpequeño. El silicio (elemento de carácter gammágeno) es un elemento que no tiene afinidad por el carbono (en realidad esgrafitizante), y de esta manera siempre aparecerá formando una solución sólida tanto en la ferrita como en la austenita.

La microestructura final de cualquier fundición blanca hipoeutéctica, la más empleada, constará de unos dendritos globulares deperlita (constituyente disperso) rodeados por el constituyente eutéctico o ledeburita, que a su vez consta , como se ha visto, de unafase matriz de cementita con regiones dispersas de perlita en su interior.

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La fotografía de la imagen adjunta muestra la microestructura típicade las fundiciones blancas, la cual está formada por dendritas deaustenita transformada (perlita), en una matriz blanca de cementita.Observando la figura se ve las áreas oscuras de perlita inmersa en lamatriz blanca de cementita.

La imagen final entonces de estas fundiciones se puede asimilar auna esponja de cementita cuyos huecos están rellenos de perlita. Estasestructuras hacen de las fundiciones blancas que sean unos productosduros (sobre 350 HB) y resistentes al desgaste, pero muy frágiles ydificiles de mecanizar.

Debe destacarse también la buena colabilidad de estas aleaciones,ya que tienen una temperatura de fusión 400°C menor que la del hierropuro.

Por tanto, las fundiciones blancas se van a utilizar en la fabricaciónde cuerpos moledores por su gran resistencia al desgaste. Aunque el

enfriamiento rápido de la colada evita la grafitización de la cementita, si se calienta de nuevo la pieza colada a una temperatura de870°C, el grafito se va formando lentamente adoptando una forma característica conocida como carbono de revenido, resultandoun tipo de fundición entonces maleable. Las fundiciones maleables se utilizan en la fabricación de partes de maquinaria agrícola,industrial y de transporte.

Como se ha dicho, prácticamente todas las funciones blancas industriales son hipoeutécticas, que pueden además tener uncontenido bajo en elementos de aleación, para favorecer la templabilidad. Entre las fundiciones blancas más usadasindustrialmente se encuentra la fundición Ni­Hard que templa fácilmente. En este tipo de fundición, debido al alto contenido enníquel (Ni) aparecerá, además de martensita, gran cantidad de austenita retenida. En condiciones de trabajo esta austenitaretenida puede pasar por acritud a martensita.

En definitiva, las fundiciones integralmente blancas tienen una gama de empleo limitada a causa de su baja resiliencia y granfragilidad, y de su difícil mecanizado, debido a contener mucha cementita. No obstante, el elevado contenido en cementita de lasfundiciones blancas, justifica su uso cuando se requieren elevadas resistencias al desgaste, como por ejemplo, para la fabricaciónde bolas de molino, forros de machacadoras de mandíbulas, revestimiento de tolvas, etc.

Así, cuando el desgaste proviene de materiales en fragmentos (graneles), es más económico utilizar fundiciones blancas noaleadas o débilmente aleadas (en estado de moldeo o en condición de temple). Y cuando el desgaste y la corrosión sea debido arozamiento con partículas muy finas y abrasivas, es preferible emplear fundiciones blancas de media o alta aleación, que presentancarburos no cementíticos y martensita.

4­ Fundiciones grises

La fundiciones grises, que representan más del 90% de todas las fundiciones, son aquellas donde el carbono aparece en formade grafito debido a que solidifican según el diagrama estable, es decir, los constituyentes de equilibrio durante la solidificación sonaustenita y grafito libre, y por consiguiente no presentan ledeburita.

Para que una fundición siga el diagrama hierro­carbono estable al solidificar, deberá poseer un alto potencial grafitizante (que setraduce en poseer un alto contenido en silicio, normalmente entre un 2 y el 3% de Si) y/o también seguir una velocidad deenfriamiento muy lenta.

Por tanto y resumiendo, entre los principales factores que van a favorecer la solidificación estable, y por tanto la formación defundición gris, son:

­ Una lenta velocidad de enfriamiento de la colada, que es más fácil de conseguir si las piezas son grandes y voluminosas. Dehecho, una misma fundición dependiendo de sus condiciones de enfriamiento, puede solidificar como fundición blanca o comofundición gris. Para idénticas condiciones de refrigeración (por ejemplo, moldeo en coquilla y enfriamiento al aire), la velocidadde enfriamiento será tanto más lenta cuanto mayor sea el tamaño de la pieza o, mejor aún, el enfriamiento de la pieza será máslento cuanto mayor sea su módulo másico (relación volumen/área superficial). Por el contrario, si la velocidad de enfriamiento esmuy rápida se formará fundición blanca (con carburos), pero conforme disminuya la velocidad con que se realice el enfriamientode la colada se iría obteniendo progresivamente fundición gris, pasándose entre tanto por una microestructura intermedia defundición atruchada (coexisten grafito y carburos).

­ Presencia en la aleación de elementos denominados grafitizantes como el silicio (Si), fósforo (P), aluminio (Al), níquel (Ni),cobre (Cu). En contraposición estarían los elementos no carburígenos, como el cromo (Cr), molibdeno (Mo) o el wolframio (W)que favorecerían el enfriamiento metaestable. El efecto estable de los elementos grafitizantes (Si, P, Al, Ni, Cu) es la de diluir lospreagrupamientos atómicos hierro­carbono (Fe­C) para que no produzcan posteriormente cementita. Esta dilución vienefavorecida por un efecto de afinidad, dado que el Fe es más afín a preagruparse con Si, P, Al, Ni, Cu que con el C.

En otro orden de cosas, hay que decir también que las propiedades mecánicas de toda fundición gris va a venir determinada por

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tres factores fundamentales:

­ la ausencia de carburos

­ la forma, tamaño y distribución del grafito

­ la microestructura de la fase matriz

En cuanto a la microestructura, la fase matriz más habitual delas fundiciones grises es la perlita. De cualquier manera, si lavelocidad de enfriamento es muy lenta o si el potencialgrafitizante de la aleación es elevado se pueden obtenermatrices también ferrito­perlíticas o incluso ferríticas, en cuyocaso la resistencia mecánica disminuye.

En la figura adjunta se muestran las imágenes de fundicionesgrises con estructura totalmente ferrítica (izquierda) y perlítica(derecha).

Como se ha dicho, si la composición y la velocidad de enfriamiento son tales que la cementita eutectoide también se grafitice,entonces la fundición podrá presentar una estructura totalmente ferrítica.

Por el contrario, si se impide la grafitización de la cementita eutectoide, la matriz será totalmente perlítica. La fundición grisconstituida por mezcla de grafito y ferrita es la más blanda y la que menor resistencia mecánica presenta, debido a que laresistencia a la tracción y la dureza aumentan con la cantidad de carbono combinada que existe, alcanzando su valor máximo en lafundición gris perlítica.

Además, en la micrografía de la derecha se observan como unos granos blancos que son, en realidad, esteadita. Este nuevoconstituyente se forma cuando el contenido de fósforo de una fundición gris sobrepasa el 0,070%, de manera que se genera unnuevo constituyente denominado esteadita, que es un eutéctico ternario de hierro, Fe3C y Fe3P, que funde a 930°C, siendo de estemodo el último componente en solidificar (aumenta la colabilidad de la fundición). La presencia de esteadita, como la de loscarburos de hierro, aumenta la dureza pero disminuye la resistencia mecánica de las fundiciones grises.

Como se ha dicho, la fase matriz de la fundición gris a temperatura ambiente, que se forma por transformación de la austenitaen el enfriamiento, podrá evolucionar también desde perlita hasta ferrita conforme la velocidad de enfriamiento disminuye. Por otrolado, definida una determinada velocidad de enfriamiento, el potencial grafitizante de la fundición, que depende de su composiciónquímica, debería ser suficiente para que todo el carbono pueda aparecer en forma de grafito.

En definitiva, la estructura interna de toda fundición gris resulta equivalente a la de una matriz de perlita, ferrita o incluso demartensita, es decir, a las propias de un acero que presenta en su estructura interna infinidad de pequeñas cavidades o grietasrellenas de grafito.

En otro orden de cosas, la mayor parte del contenido de carbono en las fundiciones grises se presenta como grafito, queaparece en forma de escamas o láminas, las cuales dan al hierro su color característico y propiedades.

El carbono en forma de grafito ocupa un volumen mucho mayor que el carbono combinado en forma de cementita (de hecho, elpeso específico del grafito es de tan sólo 2,23 gr/cm3 que es inferior frente a otras formas de carbono como el diamante cuyo pesoespecífico es de 3,51 gr/cm3).

En toda fundición gris el grafito puede obtenerse con morfología laminar (el más común industrialmente), o bien, en formaesferoidal.

La morfología del grafito laminar se suele presentar también en alguna de las siguientes formas características:

­ en forma de láminas largas (grafito tipo A, según la clasificación ASTM), donde este tipo de grafito está asociado a unóptimo de las propiedades mecánicas de la fundición;

­ en forma de rosetas (grafito eutéctico tipo B), que indica que la solidificación ha tenido lugar de manera más rápida,produciéndose un ligero subenfriamiento y germinación precoz;

­ en forma de láminas muy grandes y groseras (grafito tipo C) que aparecen en las fundiciones hipereutécticas;

­ interdendrítico (grafito puntual tipo D) que aparece en fundiciones hipoeutécticas o eutécticas enfriadas a gran velocidad. Esel grafito puntual;

­ interdentrítico (grafito tipo E) en forma de laminillas muy finas y orientadas, que es la morfología típica que aparece en lasfundiciones muy hipoeutécticas.

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Morfologías del Grafito Laminar

De entre las anteriores formas, el grafito tipo A es el que presenta mejores características mecánicas. El tipo B ­de rosetas­disminuye la resistencia mecánica. El tipo C (que se presenta sólo en las fundiciones hipereutécticas) proporciona resistencia alchoque térmico, pero débil resistencia a tracción y presenta una superficie "basta" después del mecanizado. El tipo D esdesfavorable porque la matriz en contacto con él se ferritiza fácilmente y proporciona poca resistencia al desgaste (sumaquinabilidad en cambio es excelente).

Por otra parte, la morfología esferoidal del grafito (en forma de esferoides claramente nucleados) se presenta cuando hayelementos que favorecen la cristalización radial del grafito. Tales elementos, que reciben el nombre de inoculantes, son elmagnesio (Mg) y cerio (Ce), entre otros.

El grafito esferoidal dará lugar a fundiciones llamadas dúctiles o nodulares, comoya se estudiarán en el apartado siguiente, que les confiere unas propiedadesmetálicas comparables, en cuanto a resistencia mecánica (máx. 70­80 kg/mm2) a lade los aceros.

Asimismo, el grafito esferoidal le confiere a la fundición de una mayor resiliencia,ductilidad y alargamiento (12%) que las que presentan las fundiciones grises de grafitolaminar (0,2 ­ 1%).

Por su gran resistencia mecánica y ductilidad, las fundiciones grises nodularessuelen emplearse para la fabricación de componentes y piezas en el sector delautomóvil.

Pero volviendo al proceso de fabricación de las fundiciones grises, una vez finalizado el paso de líquido a sólido de la fundición,que termina a la temperatura eutéctica, se pasa a estudiar el proceso de enfriamiento de la aleación ya solidificada.

En el esquema de la figura siguiente que se adjunta (Fig. 23 del libro de texto de J. A. Pero­Sanz), se resume los resultados deenfriar la fundición gris, ya solidificada, con equilibrio estable o metaestable.

En el intervalo que va entre la temperatura eutéctica hasta latemperatura eutectoide, el parámetro cristalino de la austenita secontrae por enfriamiento, y como resultado, disminuye la solubilidaden carbono (C) del Feγ.

Así, la austenita cede C y éste puede aparecer en forma de grafito(si el enfriamiento es estable) o en forma de cementita (enfriamientometaestable).

Si se va formando grafito, la austenita empobrecida en C (y alta enSi) puede transformarse alotrópicamente en ferrita por encima de latemperatura eutectoide (ferritización directa).

Se llama % de C total a la suma del % de C libre en forma degrafito más el % de C combinado en forma de cementita.

Resumiendo y para fijar ideas, las fundiciones grises presentan lassiguientes propiedades mecánicas:

­ Poseen una gran capacidad de amortiguación de vibraciones y sonido, debido principalmente por la discontinuidad en suestructura interna que supone la presencia de grafito. En este sentido, la fundición gris se utiliza bastante en la fabricación debancadas o pedestales para máquinas y motores, herramientas, bastidores para maquinaria pesada, bloques de cilindros paramotores de vehículos, discos de frenos y herramientas agrícolas entre otras, por su gran capacidad para amortiguar lasvibraciones y ruido que se generen por el propio funcionamiento de las máquinas y herramientas.

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Tabla 2. Clasificación de las fundiciones grises según la norma ASTM A48­41.

Clase Resistencia a la tracción(psi) Dureza Brinell Estructura

20 24000 130­180 F,P

30 34000 170­210 F,P,G

40 44000 210­260 P,G

50 54000 240­280 P,G

60 64000 260­300 B,G

Nota: F: ferrita; P: perlita; G: grafito; B: bainita

­ También las fundiciones grises presentan una elevada resistencia al desgaste y gripado, debido al poder autolubricante delgrafito y que además es capaz de retener un film de aceite incluso a altas presiones.

­ Son sensibles al efecto de entalla y presentan una resistencia a la compresión que es de tres a cuatro veces superior a suresistencia a la tracción.

­ Las fundiciones grises, a parte de su buena fluidez para el colado, se mecanizan muy bien debido a que las láminas degrafito favorecen la operación, al cortar la viruta producida en el mecanizado.

­ Asimismo, las fundiciones grises pueden ser sometidas a tratamientos térmicos para mejorar sus propiedades mecánicassimilar a los tratamientos a que se someten los aceros de alto contenido en carbono, como posteriormente se verá.

­ Las fundiciones grises presentan además una elevada resistencia a la corrosión y al ataque químico en medios agresivos.En efecto, durante la corrosión, el hierro de la fundición se transforma en óxido de hierro hidratado, en tanto que el grafitopresente no es atacado.

La estructura de grafito que resulta del ataque es capaz de retener sobre la superficie a la capa de óxido que se genera en elproceso de oxidación y que va a resultar una protección muy eficaz contra la penetración del medio agresivo.

La acumulación del grafito en la superficie corroída suele impropiamente llamarse ferritización, aunque este proceso no debeser confundido con los procesos de ferritización directa e indirecta que tienen lugar en las fundiciones grises y maleablesrespectivamente.

La norma ASTM A48, como se ve en la siguiente tabla, divide a las fundiciones grises en diferentes clases en función de suresistencia mecánica (el número identificativo de cada clase expresa su resistencia a la tracción en ksi).

Cabe recordar que las fundiciones que presentan la mayor resistencia y módulo elástico son las que poseen un menor carbonoequivalente (CE) y que han sido enfriadas con una cierta rapidez para obtener láminas de grafito muy pequeñas (la separacióninterlaminar de la fase matriz perlítica también será pequeña).

­ Tratamiento térmico de las fundiciones grises:

Aunque las fundiciones grises suelen utilizarse directamente en estado bruto de moldeo, en ocasiones concretas pueden serobjeto de tratamiento térmico con objeto de conseguir unas características mecánicas determinadas.

Los tratamientos térmicos más habituales a los que podrán ser sometidas las fundiciones grises, y en concreto las de tipolaminares, son los de recocido, relajación de tensiones y normalizado. El resto de los tratamientos térmicos habitualmenteutilizados con los aceros (temple, austempering, martempering, etc.) solo se ejecutarán en las fundiciones ligeramente aleadas conel fin de incrementar su templabilidad.

El tratamiento de recocido se utiliza para mejorar la maquinabilidad de estos productos e implica la obtención de una matrizferrítica. La transformación de la fase matriz perlítica en ferrita se puede inducir en un recocido subcrítico entre 700­760°C o porcalentamiento hasta la región austenítica (800­900°C) y enfriamiento muy lento en la región eutectoide.

El tratamiento de normalizado consiste en una austenización a 875­900°C seguida de un enfriamiento al aire para transformar laaustenita en perlita.

Por último, el tratamiento térmico de relajación de tensiones se utiliza para reducir las tensiones internas que se generan durantela solidificación y el enfriamiento de una estructutura en estado bruto de moldeo. Consiste en mantener durante un tiempo variablede entre 2 y 8 horas a una temperatura de entre 500 y 650°C, seguido de un enfriamiento al aire.

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5­ Fundiciones dúctiles o nodulares

Como ya se apuntaba en el apartado anterior, las fundiciones grises dúctiles o nodulares (también llamadas esferoidales) secaracterizan por presentar el grafito en forma de pequeñas esferas.

La morfología esferoidal del grafito se consigue al realizar una ligera adición de elementos inoculantes, principalmente magnesio(Mg), que favorecen la cristalización radial del grafito.

El grafito esferoidal le confiere a este tipo de fundiciones unas propiedadesmetálicas comparables, en cuanto a resistencia mecánica (valores máximo de70­80 kg/mm2), a la de los aceros.

En la figura adjunta se muestra que la transición de grafito laminar a grafitonodular o esferoidal no es brusca, sino que cuando las adiciones de magnesiocomo elemento inoculante no son suficientes, entonces se forma un tipo degrafito compacto que tiene una morfología intermedia entre las otras dos.

El paso de grafito laminar a grafito esferoidal se traduce en un fuerteaumento de la resistencia mecánica (máx. 70­80 kg/mm2) que como se hadicho es comparable a la de los aceros, así como de una mayor ductilidad,dado que el cambio de morfología reduce considerablemente la concentraciónlocal de la tensión.

En la misma figura se puede ver una comparativa entre las curvas tensión­deformación a tracción de una misma fundición con las diferentes morfologíasde grafito (laminar, compacto y esferoidal).

En cuanto a los tratamientos térmicos habituales de las fundicionesnodulares, estos son similares a los que se pueden realizar sobre lasfundiciones grises laminares, vistos en el apartado anterior.

Y en cuanto a las aplicaciones más habituales para las que se emplean lasfundiciones grises nodulares están la fabricación de tuberías (por colada centrifugada) y la fabricación de piezas en el sector delautomóvil.

6­ Fundiciones atruchadas

Las fundiciones atruchadas se caracterizan por tener una matriz de fundición blanca combinada parcialmente con fundición gris,dado que en este caso la aleación solidifica, en parte siguiendo el diagrama estable y, en parte, siguiendo el metaestable.

De ahí deriva que se denominen fundiciones atruchadas, porque presentan, simultáneamente, grafito y ledeburita, que leconfiere su peculiar coloración moteada, parcialmente blanca, parcialmente gris.

El carbono en este tipo de fundiciones se encuentra en parte libre y combinado a la vez, siendo difícilmente maquinable.

Las fundiciones atruchadas se pueden dar en coladas de piezas pequeñas en fundición que era potencialmente gris. De estaforma, aunque el núcleo solidifique según el sistema estable, dando grafito, la periferia puede (por ser su enfriamiento más rápido)solidificar "metaestablemente" dando ledeburita.

En el caso que las piezas sean muy pequeñas (Ø < 5mm), su proceso de enfriamiento será muy rápido, y su estructura serátotalmente blanca.

7­ Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables difieren del resto de las fundiciones descritas en los apartados anteriores en que se trata defundiciones que inicialmente eran blancas (microestructura a base de cementita y perlita) y se convierten en fundiciones grises enun tratamiento térmico posterior, resultando un producto relativamente tenaz y dúctil, de ahí su nombre.

Esta familia de fundiciones tienen un contenido en silicio intermedio entre las fundiciones blancas y grises.

Por tanto, las fundiciones maleables son aleaciones férreas que en estado bruto de solidificación eran fundiciones totalmenteblancas en todo su espesor y que, por recocidos adecuados de las piezas son transformadas en fundiciones denominadasmaleables.

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Recordar que es indispensable que las piezas brutas de colada tengan estructura blanca en todo su espesor. De no ser así, elgrafito obtenido al solidificar se presentaría en forma de láminas, que no podrían ser eliminadas por tratamiento térmico ydisminuirían las características mecánicas de las piezas. Además, deben ser hipoeutécticas, para no tener que eliminar excesivocarbono.

El tratamiento térmico de maleabilización de la fundición blanca de partida para obtener fundiciones maleables consiste en dosetapas fundamentales:

1º etapa: Grafitización → consiste en un calentamiento de austenización entre 800 y 970°C, mantenido durante un tiemposuficientemente prolongado (entre 20 y 30 horas), con objeto de descomponer toda la cementita en grafito

2º etapa: Enfriamiento → durante la etapa de enfriamiento se conseguirá la microestructura final resultante que será grafito,del tipo compacto, en una matriz de ferrita, ferrita­perlita o perlita, dependiendo de la velocidad del enfriamiento que ocurraposterior a la austenización.

Así, se obtendrá una fundición maleable dematriz ferrítica (micrografía de la izquierda) si elproceso de enfriamiento es rápido hasta 740ºC,seguido de un enfriamiento lento (aprox. de 3 a10ºC por hora) de manera que la austenita setransforme en ferrita y grafito.

Por otro lado, se obtendrá una fundiciónmaleable de matriz perlítica si se produce unenfriamiento lento hasta 850 ºC, seguido de unenfriamiento rápido al aire. En este caso, alproducirse el enfriamiento rápido al aire la

austenita se transformará en perlita, dando lugar a una fundición maleable de matriz perlítica, también conocida como estructura deojo de buey (micrografía de la derecha).

Las propiedades mecánicas de la familia de fundiciones maleables van a depender principalmente de la microestructura de lafase matriz.

Así, una fundición maleable de matriz perlítica puede tener una resistencia de entre 400­600 MPa con alargamientos entre el 2 y10%. Estas fundiciones reciben el nombre de fundiciones maleables de corazón negro o americanas, para diferenciarlas de otrasfundiciones maleables que se producen en Europa, que son denominadas de corazón blanco, y que resultan de la descarburaciónsuperficial de la fundición blanca de partida.

Así, el tratamiento de maleabilización europeo consiste en un recocido oxidante con el que se trata de descomponer lacementita y eliminar todo el carbono del producto por difusión hasta la periferia de la pieza y salida de ésta por combinación con eloxígeno para producir CO2. El tratamiento consiste entonces en la austenización de la fundición blanca de partida a unatemperatura muy alta (950­1050°C) y permanencia durante 75­100 horas para facilitar la salida del carbono.

De cualquier manera, no todo el carbono disuelto en la austenita logra difundir hasta la superficie, por lo que es necesariorealizar un enfriamiento lento hasta unos 650°C para evitar la precipitación de Fe3C y la formación de perlita en la región central dela pieza.

La microestructura final de estas fundiciones es totalmente ferrítica en la superficie, pudiendo también quedar pequeños nódulosde grafito en el centro de la pieza, cuando éstas tienen un diámetro superior a 7 mm.

El hecho de que en las fundiciones maleables europeas la superficie de éstas sea ferrítica, les confiere la posibilidad degalvanización. Otras propiedades de las fundiciones maleables europeas son la posibilidad de soldeo (contenido de %C < 0,25%),y resistencia al agua de mar.

Por último, la fundición maleable europea posee una resistencia a la tracción en torno a 350 MPa, 10­20% de alargamiento yuna dureza Brinell de aproximadamente 150 unidades.

En cuanto a la fundición maleable americana, o de corazón negro, ésta tiene un mayor contenido ensilicio (Si) que la europea, con el fin de facilitar la grafitización.

Para que se origine el tipo de fundición maleable americana, el recocido deberá consistir en precipitar,sin oxidación, todo el carbono de la cementita en forma de grafito. En este caso, la temperatura deaustenización se sitúa entre 900­950 ºC y el tiempo de permanencia de entre 5­20 horas (tanto más tiempocuanto menor sea el contenido en el elemento grafitizante Si).

Existen dos tipos de fundación maleable americana: de matriz ferrítica y de matriz perlítica.

Para obtener, una matriz totalmente ferrítica el enfriamiento deberá ser muy lento al pasar por lastemperaturas de transformación, a fin de evitar la formación de perlita (de entre 10 a 30 horas, desde 760º

a 700º C).

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En estas fundiciones, el grafito, por aparecer en forma de nódulos, no produce "efecto de entalla" (como el grafito laminar) niafecta prácticamente a la resistencia ni al alargamiento en el ensayo de tracción.

La matriz, por ser ferrítica, es dulce y muy maleable. Permite ángulos de plegado importantes y posee una excelentemaquinabilidad. Esta última propiedad viene mejorada aún por la presencia de grafito, que permite el desprendimiento rápido de lasvirutas, al mismo tiempo se asegura una lubricación de la cara de corte de la herramienta.

Por otro lado, en cuanto la fundición maleable americana de matriz perlítica, su composición química es similar a la anterior,incluido el proceso de recocido grafitizante, que también es similar a la de matriz ferrítica.

La diferencia entre ambas está en el proceso de enfriamiento. En este caso, el enfriamiento entre 780º y 700º C es más rápido ­en corriente de aire­ para así poder obtener la estructura perlítica. Este enfriamiento puede ser también hecho en forma de templeal que siga después un revenido. De esta forma se obtienen las buenas características mecánicas ­de resistencia y tenacidad­ dela martensita revenida.

Las fundiciones maleables americanas perlíticas difieren de las fundiciones maleables americanas ferríticas en que son másresistentes, más duras y menos dúctiles.

Además de sus características mecánicas y de la posibilidad de tratamiento térmico de bonificado, las fundiciones perlíticas decorazón negro poseen una estructura relativamente uniforme, buena rigidez y buena resistencia a la fatiga.

Estas propiedades y su excelente colabilidad justifican la amplia utilización industrial de este tipo de fundición para la fabricaciónde engranajes, bielas, pistones, árboles de levas, árboles de transmisión, cadenas, etc.

Tabla Resumen ­ Transformaciones de las Fundiciones

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ANEXOS

A1­ Diagrama Hierro­Carbono (Fe­C)

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