4 clase fundiciones

FUNDICIONES
• GENERALIDADES
Son aleaciones de Fe-C que en la práctica van de 2,5%C
hasta 3,8%C
Además están acompañadas por Si y Mn variables de 0,5%
hasta2%
La combinación de estos elementos y la velocidad de
enfriamiento permite obtener distintas estructuras
metalográficas.
Adquieren su forma por colada y no pueden ser deformadas
plásticamente ni en frío ni en caliente, debido a la presencia
de láminas de grafito y de grandes cantidades de cementita.
Se obtiene por fusión en el Horno Cubilote, (prácticamente
en desuso por el alto grado de contaminación) o en Hornos
Eléctricos.
La materia prima es arrabio y chatarra de fundición y
eventualmente chatarra de acero.
MATERIALES METÁLICOS 1 - INMA - UNDAV - Ing. Julio
A. Monti

PRINCIPALES PROPIEDADES DE LAS
FUNDICIONES
1. Las piezas de fundición son más baratas que las de acero.
2. Son más fáciles de mecanizar que los aceros.
3. Las características mecánicas de las fundiciones son aptas
para numerosas aplicaciones en motores y y piezas de
maquinarias, tienen buena resistencia al desgaste y
absorben muy bien las vibraciones.
4. Cómo la temperatura de fusión de las fundiciones es
mucho más baja que la de los aceros, se puede sobrepasar
con facilidad, logrando así una gran fluidez, que permite la
fabricación de piezas de pequeño espesor.
5. Su fabricación no exige el empleo de refractarios
especiales de precio elevado como en el caso de los
aceros.
A. Monti

CLASIFICACIÓN DE LAS
FUNDICIONES
1. Fundición blanca. (todo el C combinado)
2. Fundición gris. (todo el C libre como grafito laminar)
3. Fundición atruchada. (parte del C combinado y parte como
grafito)
4. Fundición maleable (americana o europea), por tratamiento
térmico.
5. Fundición nodular o esferoidal, por fusión y colada con Mg.
6. Fundiciones aleadas especiales.
A. Monti

FUNDICIÓN BLANCA
En éstas fundiciones el C se presenta totalmente combinado,
formando láminas de cementita en estructuras de perlita y
ledeburita, en éste caso el color de la fractura es blanco brillante.
Para que esto suceda es necesario que el C sea menor a 3% y el
Si menor a 1% y el Mn mayor a 1%. La velocidad de enfriamiento
debe ser rápida para evitar la descomposición de la cementita.
Estas fundiciones son de gran dureza y fragilidad, por ello se
utilizan para aplicaciones que requieran gran resistencia al
rozamiento, por ejemplo para bolas utilizadas para molinos de
molienda como por ejemplo para harinas, pigmentos para pinturas,
cementos, talcos, etc. Otra utilización es para camisas de cilindro
en motores a explosión.
A. Monti

Fundición blanca con estructura de
Ledeburita y cementita
A. Monti

FUNDICIÓN GRIS
• En éstas fundiciones todo el C se presenta libre formando láminas de
grafito, no son fundiciones aptas para utilizar en la industria, ya que la
cantidad y el tamaño de las láminas de grafito es tan grande que la
pieza es extremadamente frágil debido a que la presencia de las
láminas de grafito son en realidad pequeñas grietas rellenas de
grafito que es un polvo negro y untuoso, por ello ante un ensayo de
tracción romperá sin alargamiento y además es blanda por que la
matriz en estos casos es toda de Ferrita.
A. Monti

Fundición gris con grafito laminar tipo A
y a la derecha tipo B
A. Monti

Fundición gris con grafito laminar tipo C y
a la derecha tipo D
A. Monti

Fundición gris con grafito laminar tipo E
A. Monti

FUNDICIÓN ATRUCHADA
En éstas fundiciones parte del C se encuentra combinado formando cementita
y parte libre formando láminas de grafito, en estos casos la matriz es Perlítica,
y es posible modificar la cantidad de perlita presente combinando de distintas
maneras las cantidades de C, Si y Mn con lo cuál se tienen fundiciones con
una gran variedad de características, por lo que es muy utilizada en la industria
para una gran variedad de piezas. En realidad las llamadas fundiciones grises
en la industria son las atruchadas, pero nadie las conoce por ese nombre en la
práctica son simplemente fundiciones grises con matriz perlítica o ferrítica.
El grafito deseable es el tipo A y dentro de esa tipología hay distintos tamaños
de láminas similar a lo que ocurre con el tamaño de grano. De acuerdo a las
necesidades de dureza y resistencia, es posible obtener el tamaño de láminas
deseados. A continuación veremos los distintos tamaños que van del 1 al 8.
Para solicitaciones de alta resistencia se trata de obtener Tipo n° 7 y 8, cuando
se necesita buena resistencia, pero con buena maquinabilidad se busca el Tipo
n° 3 o 4, y cuando hace falta excelente maquinabilidad y buena capacidad de
absorber vibraciones, en esos caso buscamos Tipo n° 1 o 2.
A. Monti

TAMAÑO DE LÁMINAS DE GRAFITO
A. Monti
Tipo n° 1 Tipo n° 2 Tipo n° 3 Tipo n° 4
Tipo n°5 Tipo n° 6 Tipo n° 7 Tipo n° 8

FUNDICIÓN MALEABLE AMERICANA
• Es una fundición que primero se obtiene en fundición
blanca, y luego por tratamiento térmico se transforma en
maleable.
• El recocido se realiza en horno de atmósfera levemente
reductora para evitar la oxidación del C.
• A temperaturas de 900 ºC durante 4 ó 5 días, en ese tiempo
la cementita se descompone en Fe y C en forma de nódulos
de grafito, dispersos en una matriz metálica sana.
• La matriz puede ser ferrítica o Perlítica, dependiendo del
mayor o menor tiempo de permanencia a temperatura de
recocido.
• No es recomendable para espesores mayores a 7 mm.
• Esta fundición es dúctil y maleable llegando a tener
alargamientos del orden del 10 á 12%.
A. Monti

Grafito nodular generado por disociación de la
CFe3 laminar presente en la perlita
A. Monti

FUNDICIÓN MALEABLE EUROPEA
• Es una fundición que primero se obtiene en fundición blanca y
luego por un recocido se transforma en maleable.
• El recocido se realiza en horno de atmósfera levemente
oxidante, (es imprescindible un control muy estricto de la
atmósfera del horno, ya que de no ser así el material se
podría oxidar completamente) para que el C grafítico que se
obtiene de la descomposición de la cementita pueda
combinarse con el oxígeno del aire y eliminarse como CO.
• Se realiza a temperaturas de 950 ºC durante un tiempo un
poco más prolongado que en la americana.
• Se realiza en piezas de pequeños espesores 3 á 4 mm.
• La matriz es en casi todos los casos Ferrítica, con
características de alta maleabilidad, casi como un acero de
bajo C.
A. Monti

APLICACIONES DE LA EUROPEA
A. Monti

FUNDICIÓN NODULAR O ESFEROIDAL
• Son fundiciones que por sus características particulares son
muy utilizadas, tienen buena combinación de resistencia y
tenacidad.
• Se obtienen por colada en condiciones especiales de
composición química y temperatura, con agregado de Mg y
ferro silicio en la cuchara, así el grafito se forma en esferas en
lugar de láminas.
• La matriz se puede lograr en forma ferrítica o Perlítica.
• El grafito esferoidal no produce concentración de tensiones, y
esto le da a la fundición su característica de maleabilidad.
• Se utiliza mucho en la industria automotor, para autopartes y
motores.
A. Monti

Grafito esferoidal en Fund. Nodular con
matriz perlítica.
A. Monti

Grafito esferoidal en Fundición Nodular
con matriz Martensítica
A. Monti

Grafito esferoidal sin atacar para ver solo
el grafito.
A. Monti

COMPONENTES ESTRUCTURALES
• El componente principal y característico de las fundiciones es el
eutéctico Ledeburita, formado por láminas alternadas de cementita y
austenita.
• La Ledeburita tiene aproximadamente 48% de cementita, lo que la
transforma en un compuesto de alta dureza y fragilidad.
• En las fundiciones con alto contenido de Si aparece una gran cantidad
de grafito en forma de láminas que mejora la resistencia al desgaste y a
la corrosión. Actúa como lubricante en piezas sometidas a fricción,
mejora la maquinabilidad y ayuda a absorber las vibraciones, por lo cuál
es muy apto para motores a explosión.
• Por debajo de 727ºC la Austenita se transforma en perlita. Y la
Ledeburita en Ledeburita transformada, ya que uno de sus componentes
es Austenita en forma de láminas.
• También aparece mucha cementita precipitada.
• La cementita total supera en su conjunto el 50%, por lo cuál las
fundiciones son muy duras y frágiles.
• La steadita es un eutéctico duro y frágil de muy bajo punto de fusión
(960ºC) compuesto por ferrita y fosfuro de Fe.
A. Monti

Fundición eutéctica con estructura 100%
de Ledeburita
A. Monti

FUNDICIONES ALEADAS O ESPECIALES
• Son fundiciones a las que se le agregan elementos de aleación en forma
similar a los aceros.
• Los elementos más comunes para alear en las fundiciones son Cr, Ni, Mo, V
y Cu.
• En general se agregan para aumentar la dureza y la resistencia.
• También se las templa para aumentar aún más su dureza y resistencia a la
fricción.
A. Monti

FUNDICIÓN ADI
(Austempered Dúctil Iron)
• Son fundiciones nodulares de composición química muy
controlada a la que se le realiza un tratamiento isotérmico
de transformación de la Austenita a temperatura
constante.
• Hay dos tipos de fundición ADI:
• La que se realiza a temperatura del orden de los 450°C
en la cuál se obtiene una matriz de Bainita superior con
algo de maleabilidad y tenacidad.
• La que se realiza a temperatura del orden de los 270°C
en la cuál se obtiene una matriz de Bainita Inferior de
mayor dureza y resistencia y un poco menos de
tenacidad
A. Monti

Fundición aleada templada
A. Monti

INFLUENCIADE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA
diagrama de NORBURY
% C
4
3 Perlítica Gris
ferrítica
2
1 Blanca
1 2 3 4
El elemento que más modifica la
estructura y propiedades de las
fundiciones es el Silicio, así por
ejemplo si tenemos dos piezas de
fundición de las mismas dimensiones
e idéntica composición química, por
ejemplo 3% C salvo el Si, que en una
tenga 0,5% y en otra 1,8% y en otra
2,5% de Si, la primera será de
fundición blanca con todo el C
combinado de gran dureza y la
segunda será una fundición
atruchada con matriz perlítica y la
última una fundición gris blanda con
todo el C como grafito laminar. Esto
se puede apreciar en el diagrama de
Norbury
A. Monti
%Si

INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD
DE ENFRIAMIENTO Y ESPESOR
3 mm 6 mm 12 mm 24 mm
blanca atruchada
perlítica atruchada
ferrítica
gris
ferrítica
A. Monti

DIAGRAMA DE DUREZAS EN
FUNCIÓN DEL ESPESOR
HB
400 Fundición blanca
300 Fundición atruchada
200 Fundición gris
3 6 12 24 espesor
A. Monti

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