guia de practicas nº 6 fundiciones

7/30/2019 GUIA DE PRACTICAS N 6 Fundiciones

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Gua de practicas/Taller de Microscopia 2012/ N 6 FIP/EPIM/JMJG

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERA PROCESOS

Ingeniera Metalrgica

GUIA DE PRCTICAS

Taller de Microscopia

PRACTICA N 6

CARACTERIZACION DE MICROESTRUCTURAFundiciones

2012


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Fundiciones1. Objetivos:

Al trmino de esta prctica de laboratorio el alumno de metalurgia fsica II ser capaz

de reconocer una microestructura de una fundicin, deber de ver de que manera se

presenta el carbono en la estructura, bsicamente que consecuencias trae el carbono en

las propiedades mecnicas.

2. Introduccin:FundicionesLas fundiciones son aleaciones hierro-carbono donde el contenido de carbono vara

entre 2,14% y 6,67%, aunque estos porcentajes no son completamente rgidos.

Comnmente las ms usadas estn entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de

mayor contenido de carbono carecen de valor prctico en la industria. Adems de

hierro y carbono, lleva otros elementos de aleacin como silicio, manganeso, fsforo,

azufre y oxgeno.

Tipos de FundicionesFundicin Blanca:

Son aquellas en las que todo el carbono se encuentra combinado bajo la forma decementita. Todas ellas son aleaciones hipoeutcticas y las transformaciones que tienen

lugar durante su enfriamiento son anlogas a las de la aleacin de 2,5 % de carbono.

Figura N1 Fundicion Blanca (100X)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERA DE PROCESOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE METALURGICA

Dendritas de

austenita


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Figura N2 Fundicion Blanca (400X)

Estas fundiciones se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste, siendo

sumamente quebradiza y difcil de mecanizar. Esta fragilidad y falta demaquinabilidad limita la utilizacin industrial de las fundiciones totalmente blancas,

quedando reducido su empleo a aquellos casos en que no se quiera ductilidad como en

las camisas interiores de las hormigoneras, molinos de bolas, algunos tipos de

estampas de estirar y en las boquillas de extrusin. Tambin se utiliza en grandes

cantidades, como material de partida, para la fabricacin de fundicin maleable.

Fundicin Gris:

La mayora de las fundiciones 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 deelementos grafitizantes presentes, especialmente el silicio, es la adecuada.

Para que grafiticen la cementita eutctica y la proeutectoide, 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 grafito adopta la forma de numerosas laminillas curvadas (Ver figura 3 y 4), que son

las que proporcionan a la fundicin gris su caracterstica fractura griscea o negruzca.

Figura N3 Fundicion Gris (100X)

Perlita


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Figura N4 Fundicion Gris (400X)

La mayora de las fundiciones contienen fsforo procedente del mineral de hierro encantidades variables entre 0,10 y 0,90%, el cual se combina en su mayor parte con el

hierro formando fosfuro de hierro (Fe3P). Este fosfuro forma un eutctico ternario con

la cementita y la austenita (perlita a temperatura ambiente) conocida como esteatita,

la cual es uno de los constituyentes normales de las fundiciones. La esteadita, por sus

propiedades fsicas, debe controlarse con todo cuidado para obtener unas

caractersticas mecnicas ptimas.

Fundicin Nodular:

Al encontrarse el carbono en forma esferoidal, la continuidad de la matriz se

interrumpe mucho menos que cuando se encuentra en forma laminar; esto da lugar auna resistencia a la traccin y tenacidad mayores que en la fundicin gris ordinaria. La

fundicin nodular se diferencia de la fundicin maleable en que normalmente se

obtiene directamente en bruto de fusin sin necesidad de tratamiento trmico

posterior. Adems los ndulos (Ver figura N5) presentan una forma ms esfrica que

los aglomerados de grafito, ms o menos irregulares, que aparecen en la fundicin

maleable.

El contenido total en carbono de la fundicin nodular es igual al de la fundicin gris.

Las partculas esferoidales de grafito se forman durante la solidificacin, debido a la

presencia de pequeas cantidades de alguno elemento de aleacin formadores de

ndulos, normalmente magnesio y cerio, los cuales se adicionan al calderoinmediatamente antes de pasar el metal a los moldes.

La cantidad de ferrita presente en la matriz en bruto de colada depende de la

composicin y de la velocidad de enfriamiento. Las fundiciones ferrticas (Ver figura

N6) son las que proporcionan la mxima ductilidad, tenacidad y maquinabilidad.

Grafito laminar


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Figura N5 Fundicion Nodular (400X)

Figura N6 Fundicion Nodular (400X)

Fundicin Maleable:

La tendencia que presenta la cementita a dejar en libertad carbono, constituye la base

de la fabricacin de la fundicin maleable. La reaccin de descomposicin se vefavorecida por las altas temperaturas, por la presencia de impurezas slidas no

metlicas, por contenidos de carbono ms elevados y por la existencia de elementos

que ayudan a la descomposicin del Fe3C.

La maleabilizacin tiene por objeto transformar todo el carbono que en forma

combinada contiene la fundicin blanca, en ndulos irregulares de carbono de

revenido (grafito) y en ferrita. Industrialmente este proceso se realiza en dos etapas

conocidas como primera y segunda fases de recocido.

En la primera fase del recocido, la fundicin blanca se calienta lentamente a una

temperatura comprendida entre 840 y 980C. Durante el calentamiento, la perlita setransforma en austenita al alcanzar la lnea crtica inferior y, a medida que aumenta

la temperatura, la austenita formada disuelve algo ms de cementita.

Ndulo de

grafito


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La segunda fase del recocido consiste en un enfriamiento muy lento al atravesar la

zona crtica en que tiene lugar la reaccin eutectoide. Esto permite a la austenita

descomponerse en las fases estables de ferrita y grafito. Una vez realizada la

grafitizacin, la estructura no sufre ninguna nueva modificacin durante el

enfriamiento a temperatura ambiente, quedando constituida por ndulos de carbono

de revenido (rosetas) en una matriz ferrtica (Ver figuras 7 y 8).Bajo la forma de rosetas, el carbono revenido no rompe la continuidad de la matriz

ferrtica tenaz, lo que da lugar a un aumento de la resistencia y de la ductilidad.

Figura N7 Fundicion maleable (100X)

Figura N8 Fundicion maleable (200X)

Si el enfriamiento en la regin eutectoide no se realiza a la velocidad necesaria para

que todo el carbono quede en forma combinada, las zonas que rodean los ndulos de

carbono de revenido estarn totalmente grafitizadas mientras que las ms distantes

presentarn una estructura totalmente perltica, debido al aspecto que presenta estas

estructuras al microscopio, se conocen como estructura de ojo de buey .


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1. Materiales:Para esta experiencia se deber de analizar los cuatro tipos de fundiciones, bsicamente el

alumno deber de traer muestras de la fundicin UNAS u otra fundicin de la ciudad y

extraer muestras para el respectivo anlisis metalogrfico.

Conforme se trabajo en las practicas de laboratorio anteriores se deber de prepara las

muestras con la secuencia detallada y el ataque qumico de acuerdo a los patrones de la

ASTM.

3. Desarrollo experimental:a) De las cuatro micrografas de fundiciones analice y explique las zonas mostradas.b) Indique cual de ellas es la ms dura y sus aplicaciones.c) Caracterice las zonas con grafito laminar e indique sus posibles causas a fallas por un

sobre esfuerzo.

d)

El la fundicin nodular cual es la ventaja de tener el carbono en esa forma e indique lasaplicaciones industriales.

4. Bibliografa: ASM International. ASM Handbook. Vol 7. Eighth Edition. 1977.Pags. 1356-1368 (2001). Ciencia de Materiales: Seleccion y Diseo. Mexico: Prentice Hall. Smith, W. F. (2004). Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales.

Espaa: McGraw-Hill.

ASKELAND, Donal R., Ciencia e Ingeniera de los Materiales, Thomson Editores.Mxico, 1998.

T. Fernndez. Metalografa de Aceros y Fundiciones. Grficas Urania S.A. 1988. F.A. Calvo. Metalografa Prctica. Editorial Alhambra.1971. Anderson, J.C. y otros, Ciencia de los Materiales, Limusa Editores, Mxico, 1998. Flim, R.A, y otro, Materiales de Ingeniera y sus Aplicaciones, Mc Graw-Hill,

Mxico, 1979.

Budinsky, K. y otro, Engineering Materials, Prentice Hall, U.S.A., 1999. Smith, W. F. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales. Mexico:

Mc Graw Hill.


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Micrografa de fundicin Gris

Micrografa de fundicin Nodular


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Micrografa de fundicin Blanca

Micrografa de fundicin Maleable

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