3. 3
• F. Blancas eutécticas eF. Blancas eutécticas e hipereutécticashipereutécticas :
KCU = 0; A 0%, Rt
HB > 550; Rm < 90 MPa
FUNDICIONES BLANCAS: Propiedades mecánicas
SIN APLICACIÓN
INDUSTRIAL
• F. blancasF. blancas hipoeutécticashipoeutécticas
KCU = 0; A 0%,
R desgaste sin grandes choques
C: 2C: 2--4% Si: 0’504% Si: 0’50--1’90% Mn: 0’201’90% Mn: 0’20--1’00% P<0’20%; S<0’18%1’00% P<0’20%; S<0’18%
Depende %C :
10/12/2015 Fundiciones introducción 5
Depende %C :
2’8 %C 170 MPa y HB 300
4% %C 100 MPa y HB 550
• Rmc (3 – 5) Rmt
• La contracción lineal ~ aceros, 1’2 a 2%, (contracción vol 4’4%.)
FUNDICIONES GRISES
Diagrama estable GRAFITO: variedad alotrópica del C
Densidad: 2.24 g/cm3
• Covalente: con los tres vecinos + cercanos
• Planos unidos por fuerzas secundarias
10/12/2015 Fundiciones introducción 6
Todos los constituyentes son monofásicos
ANISOTROPÍA DE PROPIEDADES
4. 4
CLASIFICACION DECLASIFICACION DE
ALEACIONES FERREASALEACIONES FERREAS
Enlasolidificación
secomportasegúneldiagrama
METAESTABLE
ESTABLE FUNDICIONES GRISES
FUNDICIONES BLANCAS
ACEROS
>2,14%C
<2,14%C
<4,3%C
=4,3%C
>4,3%C
>0,76%C
HIPOEUTÉCTICAS
EUTÉCTICAS
HIPEREUTÉCTICAS
HIPEREUTECTOIDES
10/12/2015 Fundiciones introducción 7
<0.76%C
=0.76%C
HIPOEUTECTOIDES
EUTECTOIDES
Solidificación del eutéctico ANORMAL hiero-grafito
2º La γ solidifica cuando lo ha
hecho el grafito
1º Solidificación de grafito
Células eutécticas: Los
b d i E
Laminar: crece + en
las direcciones
compactas
10/12/2015 Fundiciones introducción 8
(a) formación de núcleos de grafito a partir del líquido,
(b) crecimiento de los núcleos de grafito hasta que la
proporción de carbono del líquido es del 2,08%
(c) nucleación heterogénea de la austenita y
desarrollo de las células eutécticas
bordes ricos en Ea
segregados
5. 5
FUNDICIONES GRISES: ORÍGENES DEL GRAFITO
Laminar: Crecimiento direcciones compactas
• Grafito primario o proeutéctico (T> TE´)
• Grafito eutéctico (a TE´ )
• Grafito secundario o proeutectoide
(segregado entre la TE´y TP)
10/12/2015 Fundiciones introducción 9
• Grafito eutectoide (a Te´)
Engrosan el
grafito eutéctico y
son indistinguibles
de aquél
Factores de determinación para la solidificación según el
diagrama metaestable o estable
VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO Estable = lento
COMPOSICIÓN QUÍMICA
10/12/2015 Fundiciones introducción 10
6. 6
Factores de determinación para la solidificación según el
diagrama metaestable o estable
VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO:
Capacidad calorífica y conductividad térmica del molde
Tamaño de la pieza
Geometría de la pieza
Sobrecalentamiento para ↑colabilidad. Ojo tendencia a
blanqueo por:
10/12/2015 Fundiciones introducción 11
blanqueo por:
disolución gérmenes de grafito + ↑v enfriamiento
Factores de determinación para la solidificación según el
diagrama metaestable o estable
COMPOSICIÓN QUÍMICA:COMPOSICIÓN QUÍMICA:
Grafitizantes: C,C, SiSi, Al, Ni, Cu, Ti<0,2
Blanqueantes: V, Cr, Mo, Mn, N. Ti>0,2, S, P
Agentes de inoculación: Mg, Si, Ca, Sr, Ba, tierras raras
10/12/2015 Fundiciones introducción 12
Kgr = %C.[%Si – 0,2.(%Mn – 1,7.%S – 0,3) + 0,1.%P + 0,4.%Ni –
-1,2.%Cr + 0,2.%Cu + 0,4.Ti – 0,4.%Mo – 2.%V]
Constante de grafitización
7. 7
CLASIFICACIONES
Aleaciones cuya solidificación finaliza con la formación de un eutéctico
Fe-C.
Aleaciones Fe-C no forjables.
DEFINICIÓN
CLASIFICACIONES
En función de la composición química
No aleadas
Aleadas
En f nción de la estr ct ra en br to de colada
2<%C<4,5 0,5<%Si<3,5 0,4<%Mn<2
S<0,2 0,04<%P<0,15 (↑colabilidad hasta 1,5%)
Afina perlita y
forma SMn
10/12/2015 Fundiciones introducción 13
En función de la estructura en bruto de colada
Blancas
Grises
Atruchadas
FUNDICIONES BLANCAS
•Fundiciones blancas: Aleaciones Fe-C que terminan su solidificación
con la formación del eutéctico ledeburita.
•Fundiciones atruchadas: Aleaciones Fe-C que inicia la solidificaciónFundiciones atruchadas: Aleaciones Fe C que inicia la solidificación
con la formación del eutéctico anormal y termina con el eutéctico
normal.
•Fundiciones grises: Aleaciones Fe-C que terminan su solidificación con
la formación del eutéctico anormal austenita-grafito.
10/12/2015 Fundiciones introducción 14
11. 11
FUNDICIONES GRISES:
hipereutéctica de matriz ferrítica
10/12/2015 Fundiciones introducción 21
Matriz α (%C+%Si)
FUNDICIONES GRISES:
perlítica con grafito laminar
(x1000)
ferrítico-perlítica con grafito laminar
(X500)
10/12/2015 Fundiciones introducción 22
ferrítica hipereutéctica con grafito C
(x200)
12. 12
DIAGRAMAS ESTRUCTURALES
10/12/2015 Fundiciones introducción 23
Diagrama de Maurer que permite estimar el efecto de la composición química sobre la
estructura de piezas con 30 mm de espesor moldeadas en arena. Los campos
comprendidos entre la fundiciones blancas y las grises perlíticas y entre éstas y las
ferríticas corresponden a las fundiciones atruchadas y a las grises con matriz de
ferrita y perlita.
P %C (%Si + l 10 R)
DIAGRAMAS ESTRUCTURALES
Ecuación de Girshovich
SiC3
5
1.Si
3
4
P = %C.(%Si + log10 R)
P Estructura
< 4,5 Fundición blanca
4,5 - 6 Fundición atruchada
6 - 10 Fundición gris perlítica
10 - 14 Fundición gris ferrito-perlítica
> 14 F di ió i f íti
R: Módulo de masividad=Volumen/superficie pieza
En mm
10/12/2015 Fundiciones introducción 24
> 14 Fundición gris ferrítica
Daigrama de Patterson y Doepp.
Redondo moldeado en arena
13. 13
METAESTABLE
CE= 4,3
Ce= 0,8
FUNDICIONES GRISES
´
%
4,3
3
E
Si
C
´
%
0,8
9
e
Si
C
ESTABLE CE’ = 4’3-0’286 Si-0’387 P+0’048 (Mn-1’8 S)
10/12/2015 Fundiciones introducción 25
9
% %
. . %
3 3
Si P
C E C
• C.E. < 4,3 hipoeutéctica
• C.E. = 4,3 eutéctica
• C.E. > 4,3 hipereutéctica
FUNDICIONES GRISES: formas del grafito
FUNDICIÓN GRIS Matriz metálica + GRAFITO
10/12/2015 Fundiciones introducción 26
14. 14
FUNDICIONES GRISES:
• El que interesa en la mayoría de aplicaciones
grafito tipo A: laminar
• Fund. grises hipoeutécticas coladas en arena
• Tallas: menor Talla 8 <1.5 mm a 100 aument
Talla 1 >10mm
10/12/2015 Fundiciones introducción 27
C.E. muy próximo al eutéctico +
enfriam moderadamente rápido
grafito tipo B: en rosetas
FUNDICIONES GRISES:
Fundiciones grises
hi é i
grafito tipo C : primario
hipereutécticas
10/12/2015 Fundiciones introducción 28
15. 15
FUNDICIONES GRISES:
Bajo C.E. coladas desde altas T o
enfriadas rápidamente
grafito tipo D: interdendrítico
SUBENFRIAMIENTO
Entre TE´y la T real de
solidificación crecen las dendritas
de austenita y el líquido eutéctico
queda en los huecos
grafito tipo E: interdendrítico orientado
10/12/2015 Fundiciones introducción 29
Bajo C.E. coladas desde altas T o
enfriadas rápidamente
SUBENFRIAMIENTO y Grad T
g f p
FUNDICIONES GRISES: Propiedades
Lám. gruesas 0,2< α <0,5 Lám. finas %C Matriz
Fundiciones grises hipoeutécticas
100 MPa (α = 0,2; C = 0)
490 MPa (α = 0 5; C= 0 8)
RmT(MPa) = α (500 + 600 C)
10/12/2015 Fundiciones introducción 30
490 MPa (α = 0,5; C= 0,8)
RmC ≈ (2,5-5) RmT
16. 16
FUNDICIONES GRISES: Propiedades
Módulo elástico se define
como el correspondiente a
75%Rt
No existe proporcionalidad entre σ-ε no hay periodo elástico ni límite elástico
10/12/2015 Fundiciones introducción 31
Diagrama de tracción fundición gris de 200 MPa
E (módulo elástico) 65.000- 170.000 MPa
(210.000 MPa en aceros)
• R flexión intermedia entre tracción-compresión
• Dureza prácticamente la de la matriz un poco superior por Si.
• Ferríticas 100-120 HB
FUNDICIONES GRISES: Propiedades
Contracción Volumétrica % Lineal %
Acero 5 5 1 5-2
• Perlíticas 260 HB
• Rm : 300 Mpa
• Menor contracción respecto a blancas y acero conformado moldeo
• Poco sensibles a concentradores de tensiones
• Gran capacidad de amortiguación
• Facilidad de mecanizado
Acero 5,5 1,5 2
FB 4,4 1,2-2
FG 2,1 0,7-1,3
10/12/2015 Fundiciones introducción 32
• Elevada resistencia al desgaste
• Material poroso a gases oxidantes. Aumento de volumen (hasta 25%-
800º) (precipitación grafito + oxidación) Mejor martriz α y grafito muy fino
• Mejor comportamiento a corrosión por agua o atmosférica (las mejores las
hipereutécticas)
17. 17
FUNDICIONES GRISES: Perlíticas de alta resistencia
Sensibilidad al espesor
e < 25 mm C: 3,25 ; Si: 2,25 ; Mn: 0,5 ; P< 0,25 ; S<0,1
25<e<50 mm C: 3,25 ; Si: 1,75 ; Mn: 0,5 ; P< 0,25 ; S<0,1
10/12/2015 Fundiciones introducción 33
e > 50 mm C: 3,25 ; Si: 1,25 ; Mn: 0,5 ; P< 0,25 ; S<0,1
R: 200-250 MPa
HB: 180-250
FUNDICIONES GRISES DE ALTA RESISTENCIA
R: 250-350 MPa
P líti l dPerlítica no aleadas
• Fundiciones aceradas
• Sobrecalentamiento
10/12/2015 Fundiciones introducción 34
• Inoculación
18. 18
FUNDICIONES GRISES DE ALTA RESISTENCIA: Aceradas
Bajos contenidos de carbono y silicio (3% C- 1% Si) ↓ % grafito
Colabilidad (por >P fusión)
Se contrarresta calentando los moldes de arena 100-500ºC V enfriamiento
FUND. GRISES DE ALTA RESIST.: Sobrecalentamiento
Bajo C.E. y temperatura de colada 1500-1550ºC. Ojo grafito D < Rm
FUND. GRISES DE ALTA RESIST.: Inoculadas
• Sobrecalentamiento + grafitizantes + desoxidantes (Fe-Si, Si-Ca, cerio…)
10/12/2015 Fundiciones introducción 35
• Sólo para C.E bajo (3,2-3,8%)
• R: 300-350 MPa
• Perlita sin grafito interdendrítico
• APLICACIONES: Ruedas dentadas, tambores de freno, cilindros de máq. de
vapor, segmentos, camisas, pistones, tubos…
F. BLANCAS
HIPOEUTECTICAS
300-500 HB
17-10 kg/mm2
F. BLANCA EUTÉCTICA 550-620 HB
29-7 kg/mm2
F. GRIS BRUTO DE
COLADA
10 kg/mm2 ( FERRITICA)
25 kg/mm2 (PERLITICA)
100 HB FERRITICAS
260 HB PERLITICAS
F. GRIS PERLITICA INOCULADA 25-35 kg/mm2
10/12/2015 Fundiciones introducción 36
g
19. 19
FUNDICIONES TRATAMIENTOS TÉRMICOS
• Recocido de alivio de tensiones
R id d f iti ió• Recocido de ferritización
• Recocido de ablandamiento
• Normalizado
• Temple y revenido
• Temple superficial
10/12/2015 Fundiciones introducción 37
• Temple superficial
Recocido de eliminación de tensiones
• Piezas de fundición gris en bruto de colada
• Morfologías complicadas o tolerancias muy
precisas
• No altera su microestructura
FUNDICIONES TT
No altera su microestructura
Recocido de ferritización
Matriz α con grafito tipo A:
Para hipoeutécticas la única
manera y >Rm
Para hipereutécticas en bruto de
10/12/2015 Fundiciones introducción 38
• Matriz P o F+P con importantes mecanizados mínima H = matriz ferrítica
• Se restituye la matriz perlítica mediante normalizado
p
colada con grafito C o
hipoeutécticas subenfriadas con
interdendrítico
20. 20
Recocido de ablandamiento
• Matriz P con zonas
atruchadas
FUNDICIONES TT
Para evitar la cementita
proeutectoide
Normalizado
• Piezas con zonas
10/12/2015 Fundiciones introducción 39
Piezas con zonas
F+P o F en secciones
gruesas y se quiere P
CUESTIONES
•¿Qué son las fundiciones blancas templadas? Obtención y microestructura
• Microestructura y propiedades mecánicas de las fundiciones atruchadas
• Carbono equivalente de una fundición. Significado
• Dibujar la celdilla del grafito• Dibujar la celdilla del grafito
• Recocido de ablandamiento de las fundiciones grises. Objetivo y microestructura
obtenida.
• Normalizado de las fundiciones grises. Aplicación
• Dibujar el diagrama vertical de enfriamiento de una fundición gris perlítica en
correspondencia con los diagramas Fe-C estable y metaestable.
• Dibujar el diagrama vertical de enfriamiento de una fundición gris de matriz
hipereutectoide en correspondencia con los diagramas Fe-C estable y metaestable
10/12/2015 Recocidos 40
