2-aceros-y-fundiciones.pdf pppppppppppppppppppppppppppppppppppp

Contenido
 Aceros
 Fundiciones
 Diagrama Fe-Fe3C
 Microestructuras
 Clasificación
 Designación y especificaciones
 Aplicaciones

¿Qué es un acero?
Clasificación de las Aleaciones Ferrosas según el %de Carbono
1. Hierro: < 0.008% de C
2. Acero: 0,008<%C< 2(aunque generalmente contienen
menos del 1 %).
3. Fundición o hierro fundido: > 2%C (aunque generalmente
contienen entre el 3.5 y el 4 % de C).

El acero constituye uno de los materiales estructurales por excelencia, junto con el
concreto, la madera.
1. Aleación
2. La variación de fases y de sus características microestructurales.
3. El hecho de que en los aceros las fases y las microestructuras puedan ser
modificadas, permiten al ingeniero y al técnico escoger una combinación con las
propiedades más convenientes para una determinada aplicación o uso.
¿Porque?
Factores
4. Tendremos así muchas clases de aceros que van desde los
Muy dúctiles
-embutidos tales como los utilizados en envases de alimentos y otros
productos, carrocerías de automóviles
Excesivamente duros y resistentes
-engranajes, cuchillas de conformado.

Procedimientos para el ajuste de La microestructura y por lo tanto las propiedades
físicas y mecánicas de los metales y de sus alecciones
1.Transformaciones Cristalinas
2.Uso de Elementos aleantes.
3.Cantidad relativa de Fases y constituyentes
presentes
4. Distribución de las Fases y constituyentes
presentes.
5. Tamaño de grano, forma de fases y
constituyentes presentes.

El objetivo de las modificaciones estructurales esta
asociada en todos los casos a la necesidad de
cambiar las características de resistencia del acero y
particularmente su resistencia mecánica,
plasticidad, dureza y tenacidad.
La calidad del Acero es muy importante para garantizar su
vida útil y su puesta en servicio para una aplicación
especifica.
Calidad del Acero
Los factores que más influyen son:
 Contenido y distribución de sus impurezas.
(P, S e inclusiones: óxidos, sulfuros, aluminatos
y silicatos).
 Homogeneidad de los elementos aleantes.
 Defectos de fabricación del acero.

Elementos presentes en los aceros
Los Aceros al Carbono ordinarios, además de Fe y C, contienen siempre
Si, Mn, S y P
Carbono:
•Es el elemento dominante puesto que la
resistencia y otras características del acero
dependen de la microestructura, que esta
definida por el porcentaje de C y TT aplicado.
•Las PM en los aceros son influenciadas
fuertemente por el contenido de C, ya que
determinan cantidades diferentes de uno de
los componentes más duros en el acero, la
cementita y su mezcla eutectoide, la perlita.

Azufre:
En los aceros comerciales el S
generalmente se mantiene por debajo de
0.05%.
Este elemento tiende a combinarse con
el hierro y forma sulfuro de Fe que
debilita en buena medida al acero,
tiende a concentrarse en las fronteras de
grano. Cuando el acero se forja o lamina
a altas temperaturas, se hace frágil
desarrollándose grietas.
S↓0,05%
Sulfuro de Fe

Azufre:
•Afortunadamente tiene una afinidad mayor
con el manganeso y forma MnS que no
debilita al acero ya que puede salir en la
escoria o permanecer en forma de
inclusiones bien distribuidas en toda la
estructura.
•Mejora la maquinabilidad en los aceros de
maquinado libre, debido a que la presencia
de las inclusiones muy numerosas hacen
pedazos las rebabas, reduciendo de esta
manera el desgaste de la herramienta. El
azufre aumenta de 0.08-0.35%S.
MnS
Escoria
Inclusiones
Aceros de
maquinado libre
Rebaba
Desgaste de la
herramienta

Fosforo:
•Forman compuestos que dan gran fragilidad
al acero y por lo tanto se debe eliminar por
refinación.
•Se mantiene generalmente por debajo de
0.04% cantidad que tiende a disolverse en la
ferrita, aumentando ligeramente la
resistencia y dureza.
•En mayores cantidades reduce la ductilidad,
aumentando con ello la tendencia del acero
a agrietarse cuando se trabaja en frío.
Durante la acería
Fragilidad

Manganeso:
•Esta presente en todos los aceros
comerciales 0.03-1%.
•Esta presente en todos los aceros
como desoxidante.
•Reduce la tendencia a la fragilidad en
caliente, resultante de la presencia del
azufre, permitiendo que el material se
trabaje en caliente.
0,03-1% Mn
Desoxidante
Fragilidad en caliente

Manganeso:
• Se agrega al acero para permitir la
formación del MnS que es menos
perjudicial para las propiedades del
acero y evitar la formación del FeS
que es un eutéctico de bajo punto
de fusión que ocasiona fragilidad en
los aceros.
• Se busca que el contenido del Mn
sea cinco veces mayor S. Mn 0.3-
0.8%
MnS
FeS (eutéctico)
Fragilidad

Silicio
• Este elemento esta presente en todos
los aceros
• Se añade intencionalmente como
desoxidante, siendo mucho más
enérgico que el Manganeso
• Se emplea como desoxidante
complementario con el objeto de evitar
en el acero poros y otros defectos
internos.
Intencionalmente
Desoxidante
Evita poros
• La mayoría de los aceros comerciales tienen
porcentajes variables de Silicio entre 0.20 y
0.35%. Al igual que en el caso de
Manganeso, parte del Silicio de los aceros
proviene del mineral y/o las materias
primas empleadas
0,20-035%
Materias primas

Silicio
• Aumenta ligeramente la
templabilidad de los aceros
• Eleva sensiblemente el límite
elástico y la resistencia mecánica
sin afectar considerablemente la
ductilidad.
• El Silicio también, puede formar
inclusiones de silicatos que son
duras y frágiles y al ser
incoherentes con la matriz pueden
dar lugar a grietas.
↑Templabilidad
↑Limite elástico
≈Ductilidad
Inclusiones
Grietas

Elementos aleantes en los aceros
Propósito
1. Mejorar la resistencia del acero
2. Alterar sus propiedades eléctricas y magnéticas
3. Condicionar su respuesta a los tratamientos térmicos y
mecánicos, proporcionando diversas propiedades.
4. Incrementar la templabilidad de manera que se optimicen la
tenacidad y la propiedades mecánicas después de los
tratamientos térmicos.
5. Reducir la degradación ambiental en las condiciones de
servicio.

Níquel (Ni)
• Aumenta la templabilidad dependiendo de la composición del
acero
• Su efecto es significativo en los aceros de bajo carbono y
disminuye en los aceros de medio y alto carbono.
• No influye demasiado en la dureza, debido a que no es un
elemento formador de carburos.
• Se usa para fabricar aceros inoxidables.
• El Ni y Mn disminuyen la temperatura eutectoide
Templabilidad Dureza Tipo de Acero Corrosión
√
X
No Carburos
↓C
Menos efecto
-↑C
√

• Su efecto esta referido al incremento en la
resistencia a la corrosión atmosférica
• El efecto Cu en la templabilidad es similar a la
del níquel.
• Aumenta la resistencia de los aceros.
• Endurece el acero por precipitación. El cobre
precipita en el acero cuando es calentado entre los
425 y 650 °C, provocando un endurecimiento e
incremento en la resistencia mecánica.
Cobre
√ √
Precipitación
Todos √

• Es el elemento más efectivo para incrementar la templabilidad de los aceros
• Introduce grandes modificaciones en las propiedades de los aceros de alto
carbono, teniendo menos efecto en los aceros de medio carbono.
• El Molibdeno reduce la tendencia de fragilización de las piezas templadas
• Aumenta la resistencia a altas temperaturas
• Mejora la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables
• Forma carburos resistentes al desgaste.
Molibdeno
√
El Mejor
√
Forma
Carburos
↑C
Menos efecto -↓C √

Cromo
• Tiene un gran efecto en los aceros de medio carbono.
• Es un elemento fuertemente formador de carburos
• Retarda el ablandamiento de los aceros templados o revenidos.
• Aumenta la resistencia a la corrosión.
• Aumenta la templabilidad.
• Mejora la resistencia al desgaste.
• Es utilizado para elaborar aceros inoxidables ferríticos.
• Disminuye el campo de la austenita
√
√
Forma
Carburos
-C √

Vanadio
• Es un elemento fuertemente formador de carburos más que el
cromo
• Es un refinador de grano.
• Estabiliza la dureza en el acero en el revenido
• Se emplea principalmente para la fabricación de aceros de
herramientas
↓
√
Forma
Carburos
Todos √

Tungsteno o wolframio
• Es un formador de carburos al igual que el Mo.
• Se ha demostrado no ser tan efectivo en los aceros de alto
carbono.
• Forma partículas duras y resistentes al desgaste.
• Es usado para aceros de herramientas.(Costoso y Mayores % de
elemento necesarios 2-3% ----- 1Mo)
• Estabiliza los valores de resistencia a altas temperaturas.
√
√
Forma
Carburos
↓-C
Menos efecto ↑C
x

Clasificación de los aceros
1. Método de Manufactura: proceso de fabricación
2. Uso: generalmente se refiere al uso final que se le dará al acero. Ej.: Acero Estructural.
3. Composición Química: es el método de clasificación más conocido o uno de los
sistemas más generalizados para nombrar a los aceros; ya que la microestructura del
acero determina la mayoría de sus propiedades y esta gobernada por el tratamiento y la
composición química.
4. Grado de Oxidación: Aceros Calmados, semicalmados y efervescentes.
5. Propiedades Mecánicas: Aceros de Alta Resistencia, Aceros Especiales.
6. Contenido de Carbono (con respecto al Eutectoide): Aceros Hipoeutectoides,
Eutectoides e Hipereutectoides.
7. Microconstituyentes: Aceros Ferríticos, Perlíticos, Martensíticos, Austeníticos.

Desde el punto de vista de su COMPOSICIÓN, los aceros se pueden clasificar en dos
grandes grupos:
Aceros Aleados
Aceros al Carbono
En los Aceros al Carbono, como su nombre
lo indica el principal elemento aleante es el
Carbono y; aunque por definición el
contenido de este no superará el 2% en peso,
normalmente suele ser inferior al 1%.
Las características y propiedades de estos
aceros dependen principalmente del
contenido de Carbono, ya que los elementos
de aleación son concentraciones residuales de
impurezas provenientes del mismo proceso
de fabricación del acero (Si, Mn, S y P).
Los Aceros Aleados, contienen, además
del Carbono otros elementos aleantes
añadidos intencionalmente en cantidades
o concentraciones específicas.
En estos aceros los elementos aleantes
son empleados para modificar o mejorar
sus características o propiedades finales;
como dureza, tamaño del grano,
templabilidad, resistencia a la corrosión,
etc.

• Aceros de Bajo Carbono (%C < 0,25).
• Aceros de Medio Carbono (0,25 < %C < 0,60).
• Aceros de Alto Carbono (0,60 < %C < 1,25).
• Aceros de Ultra-Alto Carbono (1,25 < %C < 2,00).
Los Aceros al Carbono se suelen clasificar de acuerdo al contenido de este como:
Aceros de Bajo Carbono (%C < 0,25):
• No responden a los tratamientos térmicos para formar martensita y son
endurecibles únicamente por acritud.
• La microestructura consiste en Ferrita y Perlita.
• Son relativamente blandos y pocos resistentes, pero con extraordinaria ductilidad y
tenacidad.
• Son de fácil mecanizado, soldables y baratos.
• Sus propiedades mecánicas: Límite Elástico alrededor de 275 Mpa. Resistencia a
la Tracción entre 415 y 550 Mpa y Ductilidad de 25%, aproximadamente.

Aplicaciones típicas:
» Carrocerías para automóviles.
» Hojas recubiertas para envases (Latas Estañadas).
» Laminas a ser usadas en tuberías, recipientes y
puentes.

Aceros de Medio Carbono (0,25 < %C < 0,60):
 Son aceros que pueden ser tratados térmicamente por austenización, temple y
revenido.
 Son aceros de baja templabilidad, sólo tratables en secciones delgadas y altas
velocidades de enfriamiento.
Suelen utilizarse en condición de revenidos, con microestructura de martensita
revenida.
 Tienen mayor resistencia que los aceros de bajo carbono pero sacrificando la
ductilidad y tenacidad.
Se utilizan para fabricar ruedas y rieles de
trenes, engranajes, tornillería para automóviles,
cigüeñales y otros componentes estructurales
que necesitan alta resistencia mecánica,
resistencia al desgaste y tenacidad.

Aceros de Alto Carbono (0,60 < %C < 1,25):
 Debido a su contenido de Carbono, ofrecen los valores mas altos de resistencia
mecánica, siendo más duros y por ende, menos dúctiles que los otros aceros al Carbono.
 Suelen emplearse en condición de temple y revenido, siendo especialmente
resistentes al desgaste y capaces de adquirir y mantener un filo cortante.
Se emplean como material para
• Resortes
• Alambres de alta resistencia,
• Herramientas de corte como cuchillos,
navajas, hojas de sierra
• Matrices para hechurar materiales.

• Son aleaciones experimentales.
• Son procesados termomecánicamente para producir
microestructuras que consisten de una distribución
uniforme de partículas finas, esféricas y discontinuas de
carburo proeutectoide en una matriz de ferrita de grano
equiaxial ultrafino.
Aceros de Ultra-Alto Carbono (1,25 < %C < 2,00):

Aceros Aleados:
Son aquellos que además de contener los elementos que presentan los aceros al carbono
(C,Mn,Cu,Si,P y S), contienen cantidades relativamente importantes de otros elementos
(Cr,Ni,Mo,Ti,Al) que mejoran y/o modifican sus características principales.
Se clasifican en:
Aceros De Baja Aleación:
El contenido total de elementos de aleación puede variar de 2 a 10%. Suelen ser aceros que
presentan propiedades mecánicas superiores a los aceros al carbono, como resultado de la adición
de elementos como el Cr, Ni, Mo, V, Ti, etc.
Aceros De Alta Aleación:
Estos aceros suelen contener mas de un 10% en elementos de aleación, lo que provoca una
profunda modificación en las propiedades del hierro, abriendo de esta manera el abanico de
aplicaciones. Sin embargo, debido a que su precio es mayor que los aceros de baja aleación, estos
se reservan para aplicaciones en la que se requiera alta resistencia al desgaste o a la corrosión,
generalmente

Desde el punto de vista básico, los aceros aleados pueden ser:
 Aceros al manganeso
 Aceros al níquel
 Aceros al cromo-níquel
 Aceros al molibdeno
 Aceros al cromo
 Aceros al vanadio
 Aceros al tungsteno
 Aceros al silicio
Aceros Aleados:

Aceros Aleados:
Baja Aleación
Los aceros de baja aleación y alta resistencia (HSLA), así como los aceros microaleados son
aceros bajo carbono, que contienen pequeñas cantidades de elementos de aleación. Los
HSLA contienen el mínimo de elementos de aleación para obtener el esfuerzo de cedencia
adecuado sin tratamiento térmico. En los Microaleados, un procesamiento cuidadoso
permite la precipitación de carburos y nitruros de Nb, V, Ti o Zr, que proporcionan
endurecimiento por dispersión y/o tamaño de grano.
Bajo esta clasificación se agrupan: aceros atmosféricos, aceros microaleados ferrito-
perliíicos, aceros estructurales, aceros con ferrita acicular.

Aceros Aleados:
Baja Aleación

Aceros Aleados:
Alta Aleación
Los aceros para herramientas suelen emplearse en usos donde se requiere una combinación de gran
resistencia, dureza, tenacidad y resistencia a la temperatura. Suelen clasificarse como: aceros de baja
templabilidad, aceros de alta templabilidad, aceros de herramientas para matrices, aceros rápidos.
Los aceros inoxidables se seleccionan debido a su excelente resistencia a la corrosión, para poseer
tal característica han de contener al menos 12% de Cromo. La resistencia a la corrosión también
mejora con adiciones de Níquel y Molibdeno. A medida que aumenta la concentración de los elementos
aleantes el diagrama Fe-C sufre alteraciones significativas que redundan en la amplia gama de
características y propiedades de estos aceros.
Los aceros inoxidables se clasifican en función de la microestructura y mecanismo de endurecimiento.
Se dividen como: aceros inoxidables martensíticos, aceros inoxidables ferriíicos, aceros inoxidables
austeníticos, aceros inoxidables endurecibles por precipitación, aceros inoxidables dúplex.

Designación y Especificaciones de los Aceros
La designación está asociado a la
composición química del acero y al
tipo de acero.
Una especificación es un documento que
establece las especificaciones de calidad,
comercial y técnica, que un producto requiere
tener y que deben ser evaluados para el
control del proceso.
Estas especificaciones establecen dentro de rangos razonables la variación aceptable en
varias características físicas, químicas y metalúrgicas que servirán de norte tanto al
fabricante como al usuario del producto
Esta diferenciación de los aceros, por clases, es lo que
controla la NORMALIZACION.

El objetivo de la Normalización es conseguir que, con las
siglas que designan los aceros, seamos capaces de “leer”, o
interpretar, para que sirve un acero y cuales son las
aplicaciones mas apropiadas, a demás de conseguir el
entendimiento entre los distintos fabricantes y usuarios.
•Los sistemas de designación normalizada de aceros mas
extendidos a nivel mundial son los estadounidenses, con
sus sistemas SAE, ASTM, AISI, ASME, entre otros.
Especificaciones AISI/SAE: identificado por 4
dígitos. Los dos primeros representan el grupo
al cual pertenece el acero y los dos últimos el
contenido de carbono. (Valido para aceros al
carbono y de baja aleación).

Generalidades de las Fundiciones
Las Fundiciones son aleaciones ferrosas, en las que el carbono varía de 2 a
6,67%. Sin embargo, como los contenidos de carbono elevados confieren una gran
fragilidad a la fundición, la mayoría de los tipos comerciales fabricados contienen
una cantidad comprendida entre el 2,5 y el 4%, Silicio del 2 al 3%, Manganeso hasta
1%, bajo Azufre y bajo Fósforo.
• Estas aleaciones ferrosas con alto contenido de carbono
suelen ser utilizadas exclusivamente para obtener
piezas por moldeo.
• Presentan los mismos constituyentes de los aceros,
más: el eutéctico ledeburita (compuesto de austenita y
cementita) y el carbono (en forma de láminas, nódulos
o/o esferitas de grafito).
• La ductilidad de las fundiciones es muy baja, por lo que no puede
laminarse, estirarse o deformarse a temperatura ambiente, siendo la
mayor parte de ellas no maleables a ninguna temperatura.

Clasificación de las Fundiciones
El contenido de Carbono
El contenido de elementos aleantes.
La velocidad de enfriamiento
solidificación.
El tratamiento térmico.
La clasificación
de las fundiciones
se realiza de
acuerdo a su
estructura
metalográfica.
Las variables a
considerar son:
Estas variables determinan la condición y forma física del Carbono; el cual
puede encontrarse combinado con el hierro en forma de Cementita, o bien libre
en forma de Grafito. Esta cualidad generará las diferentes propiedades mecánicas
de las fundiciones.
FUNDICIÓN
BLANCA
FUNDICIÓN
GRIS
FUNDICIÓN
MALEABLE
FUNDICIÓN
NODULAR

Fundiciones Blancas
Las Fundiciones Blancas son aleaciones ferrosas en las cuales el
carbono se encuentra combinado bajo la forma de Cementita, por
lo cual, su cara de fractura es blanca, de allí su nombre. Su
porcentaje de Carbono suele variar entre 1,8 y 3,6%, mientras el
Silicio entre 0,5 y 1,9%.
Las Fundiciones Blancas
evolucionan durante su
solidificación y enfriamiento hasta la
temperatura ambiente, de acuerdo
con el diagrama Fe–Fe3C, razón por
la que aparece la Cementita.
La microestructura de las
fundiciones blancas consiste en
regiones de Cementita que bordean
colonias de Perlita.

• La microestructura de
las fundiciones blancas,
está formada por
dendritas de austenita
transformada (perlita),
en una matriz blanca de
cementita.
• Observando la
microestructura con más
aumentos, vemos que
las áreas oscuras son
de perlita.
Cementita
Perlita
Fundiciones Blancas

La Cementita de las fundiciones Blancas, hace que estas sean duras y
resistentes al desgaste y, en contrapartida, frágiles y de baja resistencia
al impacto. También son indeformables en frío y muy difíciles de
mecanizar.
APLICACIONES:
Las fundiciones blancas se utilizan en gran medida por su resistencia al desgaste y a la
abrasión (carburos). La fragilidad y falta de maquinabilidad limita la utilización industrial
de las fundiciones “totalmente blancas", quedando reducido su empleo a aquellos casos en
los que no se requiera ductilidad.
 Bolas para molinos.
 Estampas para troquelados de extrusión.
 Revestimiento de mezcladoras de cemento.
 Zapatas de freno de ferrocarril.
 Cilindros laminadores.
 Trituradoras y Pulverizadoras.
Fundiciones Blancas

Fundiciones Maleables
Se obtienen a partir de las fundiciones
blancas, que contienen gran cantidad de
Cementita pero no contienen Grafito, por lo
que sus composiciones químicas se
encuentran restringidas a las composiciones
que dan lugar a dichas fundiciones.
Son aleaciones en las cuales la mayoría o todo el carbono esta sin
combinar en forma de partículas redondeadas irregulares,
conocidas como carbono revenido, el cual se obtiene mediante
tratamiento térmico de recocido de la fundición blanca.

Las Fundiciones Maleables, se obtiene de la siguiente forma:
1. Primero se solidifica la aleación como hierro blanco y después se aplica un extenso
tratamiento térmico a temperaturas entre 800 y 970°C.
2. Cuando la fundición se enfría muy lentamente a partir temperatura de tratamiento
térmico, la austenita se descompone en ferrita más grafito para producir el hierro
maleable normal o ferrítico.
3. Si por el contrario, la fundición se enfría más rápido desde la temperatura de tratamiento
térmico o cuando presente otros aleantes se induce la transformación austenita en
perlita, produciendo hierro maleable más resistente con grafito en una matriz de perlita.
Bajo la forma de rosetas, el carbono
revenido no rompe la continuidad de
la matriz (sea ferrítica o perlítica), lo
que da lugar a un aumento de la
resistencia y de la ductilidad, con
respecto a los valores originales de
las fundiciones blancas. Ojos de Buey

APLICACIONES:
Las Fundiciones Maleables se originaron como respuesta a la búsqueda de materiales más
dúctiles y tenaces que las fundiciones comunes.
Tienen uso restringido debido a: su espesor de trabajo es limitado, para obtener optimas
propiedades, (máx. de 30mm) uno de los motivos de su bajo uso, costo de las instalaciones
de maleabilizado y costo del tratamiento térmico.
Las aplicaciones más representativas para
este tipo de materiales son:
 Tubos de dirección.
 Engranajes de transmisión.
 Cajas de diferencial para la industria
automovilística.
 Válvulas para ferrocarriles, marina y
otros servicios.

Fundiciones Grises
Son aleaciones en las cuales el carbono aparece como escamas
o láminas, dentro de una matriz de ferrita o de perlita. Debe su
nombre al color gris característico que se produce en su
superficie fractura. Sus contenidos de Carbono y Silicio varía
de 2,5 a 4% y de 1 a 3%, respectivamente.
Las Fundiciones Grises son aleaciones
Hipoeutécticas, cuyo contenido de Silicio
permite la grafitización del Carbono.
Si la composición y la velocidad de
enfriamiento son tales que la Cementita
se grafitiza presentará entonces una
matriz Ferrítica.
Por el contrario, si la velocidad de
enfriamiento impide la grafitización de la
Cementita, la matriz será Perlítica.

El proceso de grafitización se realiza con mayor facilidad si:
 El contenido de Carbono es elevado,
 Las temperaturas de colada son elevadas y
 La cantidad de elementos grafitizantes presentes, especialmente el Silicio, es la adecuada.
A consecuencia de su microestructura, las fundiciones grises son relativamente frágiles y
poco resistentes a la tracción, debido precisamente a las láminas de grafito, ya que estas
actúan como concentradores de esfuerzos.
A. Distribución Uniforme y Orientación al azar.
B. Agrupamiento en rosetas y distribución al azar.
C. Tamaño sobrepuesto y orientación al azar.
D. Segregación interdendritica y orientación al azar.
E. Segregación interdendrítica y orientación
preferencial.
Norma ASTM A-247. La distribución
uniforme con orientación al azar (Tipo A) se
prefiere para aplicaciones mecánicas.
Fundiciones Grises

El tipo de matriz presente en las Fundiciones Grises
también afecta sus propiedades mecánicas: aquellas
constituidas por láminas u hojuelas de grafito
embebidas en una matriz ferrítica poseen menor
resistencia mecánica; mientras las constituidas por una
matriz perlítica poseen mayor resistencia y dureza.
Ferrita
Perlita
Grafito
Las fundiciones grises también presentan algunas propiedades muy características y útiles,
como por ejemplo la efectividad en el amortiguamiento de la energía vibracional, por lo
cual las bancadas para máquinas y equipos que vibran se suelen construir con este tipo de
aleaciones.
Las Fundiciones Grises suelen ser consideradas como una matriz de acero en la que se
encuentran dispersos depósitos de grafito con diversos tamaños y de distribución variable.
Fundiciones Grises
El alargamiento es pequeño para estas fundiciones, excediendo rara vez del 1 %. Por otra
parte, poseen alta resistencia al desgaste y a la temperatura de colada tienen alta fluidez, lo
que permite moldear piezas de formas intrincadas.

Ferrita
Perlita
Grafito
• Se produce cuando el % de carbono se aproxima
mucho al eutéctico (4.30%) y la velocidad de
enfriamiento de la solidificación es pequeña. Se
producen hojuelas de grafito interconectadas.
Fundiciones Grises

Si la composición y la velocidad de
enfriamiento son tales que la
cementita eutectoide también se
grafitiza presentará entonces una
estructura totalmente ferrítica.
La fundición gris constituida por mezcla de
grafito y ferrita es la más blanda y la que
menor resistencia mecánica presenta.
Fundiciones Grises
Tipo de Matriz
Por el contrario, si se impide la
grafitización de la cementita
eutectoide, la matriz será totalmente
perlítica.
La fundición gris constituida por mezcla de
grafito y perlita posee una mayor resistencia a
la tracción y dureza en comparación a la
fundición con matriz ferritica.

APLICACIONES:
Muchos tipos de cajas para engranajes, bombas y turbinas de vapor son fundiciones grises,
debido a su bajo costo.
Otras piezas fundidas similares se emplean para bocas
de incendios y tapas de alcantarillas.
 Los contrapesos para elevadores y para puertas de
hornos industriales.
 Bancadas de máquinas.
 Discos de Freno.
 Gran parte de las piezas fundidas.
Las fundiciones grises de matriz perlítica se
utilizan para los bloques de cilindros de
camiones y tractores, así como para las cajas
de cambio pesadas, sin olvidar su utilización
en motores diesel.
Fundiciones Grises

Fundición Nodular
Las Fundiciones Nodulares, también llamadas dúctiles o
esferoidales, se obtienen al añadir pequeñas cantidades
de Magnesio yo Cerio a las fundiciones grises en estado
líquido, de esta forma el grafito en lugar de escamas
forma glóbulos o esferas que originan propiedades
mecánicas diferentes.
El contenido total en carbono de la Fundición Nodular es igual al de la Fundición Gris, sin
embargo esta última es mucho más resistente y dúctil. ¿Por qué?
1. 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 a
una resistencia a la tracción y tenacidad mayores que en la fundición gris ordinaria.
2. Además, las formas redondeadas de las partículas de carbono, que no se pueden
obtener en las fundiciones grises normales, son mucho más regulares, por lo que la
concentración de tensiones en las intercaras es menor.

La matriz que rodea los glóbulos de grafito puede ser Ferrita o Perlita, dependiendo de la
velocidad de enfriamiento.
La cantidad de Ferrita presente en la matriz depende de la
composición y de la velocidad de enfriamiento. Las
Fundiciones Nodulares Ferríticas son las que
proporcionan la máxima ductilidad, tenacidad y
maquinabilidad.
Las fundiciones nodulares, bien sean en estado de
vaciado o tras haber sufrido un normalizado, pueden
presentar también una matriz perlítica. En este caso,
presentan mayor resistencia pero menor ductilidad y
maquinabilidad que las fundiciones nodulares ferríticas.
Las propiedades mecánicas de estas fundiciones dependen
básicamente del tipo de matriz así como del tamaño, forma y
distribución de las esferas de grafito. Como regla general
“Cuanto más pequeñas y perfectas sean mejores serán las
propiedades mecánicas”.
Fundición Nodular

Fundición Nodular Matriz Ferritica:
-Baja resistencia a la rotura.
- Poca dureza.
- Excelente ductilidad y alargamiento.
-Excepcional resistencia al choque.
-Buena maquinabilidad y tenacidad.
Fundición Nodular Matriz Perlitica:
- Mayor resistencia a la rotura.
- Mayor dureza.
- Menor ductilidad.
-Elevada resistencia al desgaste,
tenacidad y gran templabilidad.
Fundición Nodular

Como propiedades más importantes de las Fundiciones Nodulares se destacan la tenacidad
y ductilidad: La tenacidad permite conservar la integridad de la pieza en servicios severos,
mientras que la capacidad de deformarse plásticamente sin romperse le confiere una
seguridad adicional.
APLICACIONES:
 Soportes de motor y alternador.
 Elementos de suspensión y dirección.
 Cigüeñales para diferentes usos.
 Arboles de levas.
 Ejes, Engranajes, Bielas.
 Lingoteras para ferrosos y no ferrosos.
 Pedales de freno y embrague.
 Y una lista interminable de elementos que exigen ductilidad.
Fundición Nodular
El campo de aplicación de estas aleaciones es similar al de las fundiciones grises, pero en
piezas que exigen mayor resistencia al impacto, ductilidad, resistencia a la tracción y
alargamiento. De esta forma, ha reemplazado en muchas aplicaciones a los aceros de baja
aleación, así como a las fundiciones grises y maleables.

Composición de las Fundiciones
Fundición Carbono (%) Silicio (%) Manganeso
(%)
Azufre (%) Fosforo (%)
Blanca 1,8 – 3,6 0,5 – 1,9 0,25 – 0,8 0,06 – 0,2 0,06 -0,2
Maleable 2,2 – 2,9 0,9 – 1,9 0,15 – 1,2 0,02 – 0,2 0,02 – 0,2
Gris 2,5 – 4,0 1,0 – 3,0 0,2 – 1,0 0,02 – 0,05 0,02 – 1,0
Nodular 3,0 – 4,0 1,8 – 2,8 0,1 -1,0 0,01 – 0,03 0,01 – 0,1
Los elementos de aleación se añaden a las fundiciones para acelerar o retardar el proceso
de grafitización, mejorar la resistencia a la corrosión, el comportamiento frente a la
temperatura o frente al desgaste.
De esta forma, el efecto primordial consiste en controlar el estado del carbono en la
fundición, observándose dos tendencias:
1. Elementos Grafitizantes: Si, P, Al, Ni, Cu.
2. Elementos estabilizadores de la Cementita: S, Mo, Mn.

 Para las Fundiciones Blancas no existe norma que ampare este material, en este caso se
hace necesario el cliente defina la dureza y algún aleante para garantizar la misma.
 Para las Fundiciones Grises, normalmente se utilizan letras que simplifican “Fundición
Gris (FG)”, y luego la resistencia a la tracción mínima, sea en: kg/mm2 (Norma DIN Ej:
GG-15), MPa (Norma IRAM Ej: FGL 200), o PSI (Normas SAE, ASTM Ej:G-3500).

 Las Fundiciones Nodulares son designadas por letras que generalmente abrevian
“Fundición Esferoidal (FGE)”, seguidas de dígitos que señalan su resistencia mínima a la
tracción en diferentes unidades y el alargamiento mínimo en %.
Por ejemplo: IRAM “FGE 50012”, indica una fundición nodular con 500 MPa de
resistencia a la tracción con 12% de alargamiento mín.

Otras normas como la ASTM A-536 complementan la designación con los valores mínimos
de tracción, límite elástico en miles de psi (KSI) y % de alargamiento.
Fundiciones Nodulares

1. Son más baratas que los aceros e incluso su fabricación es también más sencilla (con
instalaciones menos costosas y temperaturas de fusión más bajas).
2. Las fundiciones grises pueden resultar más fáciles de mecanizar que los aceros pero no
las blancas.
3. Se pueden fabricar tanto piezas de grandes dimensiones como de pequeñas y
complicadas.
4. Para muchos elementos de máquinas y motores son suficientes las características
mecánicas de las fundiciones: buena resistencia a la tracción, al desgaste, a la
compresión y absorben bastante bien las vibraciones.
5. Al presentar temperaturas de fusión más bajas que los aceros pueden conseguirse
fundiciones en estado líquido con gran fluidez, facilitando la fabricación de piezas de
poco espesor, ya que presentan menos contracción y además su fabricación no requiere
el empleo de refractarios especiales.

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