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FUNDICIONES
Las fundiciones son aleaciones ternarias de Fe-C-Si. En la práctica, el contenido de C varía de
2.5 a 4.4 % de C. Las fundiciones también se conocen con el nombre de Fe fundidos. Después del C
el elemento de aleación más importante es el Si y le siguen el Mn, P y S en orden de importancia.
Cuando las fundiciones contienen otros elementos además de los citados estamos en
presencia de fundiciones aleadas. Se trabaja en el estudio de las fundiciones con el diagrama estable
Fe-C-Si.
Para evitar trabajar con diagramas ternarios tridimensionales se trabaja con diagramas Fe-C
con contenido fijo de Si.
Los Fe fundidos son notablemente más débiles que los aceros. La causa es que las fundiciones
no son capaces de disolver todo el C que poseen por lo tanto en las fundiciones comunes el C
precipita como láminas que presentan Solución de Continuidad a la Fractura ya que el grafito es
más débil que la matriz en la que se encuentra. Por ello, en los hierros comunes para mejorar la
ductilidad y la resistencia al impacto lo que se hace es modificar la forma en que el C aparece en la
matriz y se lo lleva a precipitar (vía tratamiento térmico ó directamente hacerlo precipitar desde el
líquido por agregados en cuchara) bajo formas menos dañinas a las propiedades mecánicas; ej.
Nódulos, láminas muchos más pequeñas, etc.
La debilidad de las fundiciones comunes no es causada por el C sino por la forma en que se
presenta.
CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES
1°) Por el color a la fractura
a. Blanca b. Atruchada ó moteada c. Gris
2°) Por el concepto de Carbono Equivalente (C
EQ
) para el caso de las Fundiciones de Hierro
C
EQ
= C
T
+
3
Si
+
4
P
+ .....
Donde: C
T
= Carbono Total
Como el P difícilmente supere el 0.04 % su incidencia es mínima y se trabaja con la siguiente
expresión:
C
EQ
= C
T
+
3
Si
Esta ecuación sirve para entrar al diagrama estable y metaestable.
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Hay elementos que favorecen la precipitación de C, bajo la forma de grafito, se llaman
elementos Grafitizantes: el Carbono (C) y luego el Silicio (Si) de ahí su gran peso en el C
EQ
.
Los que impiden la precipitación de grafito, es decir los estabilizadores de Carburos (para
nuestro caso el Fe
3
C) se llaman Antigrafitizantes: Mn, S. Aunque a veces no impiden la
precipitación al menos la retrasan. El Fósforo (P) no influye. Además de estos y otros terceros
elementos (en el caso de las fundiciones aleadas), la grafitización está influenciada por dos factores:
Temperatura y Tiempo.
Con suficiente temperatura y tiempo una estructura metaestable como la Fe
3
C, se
descompone en sus componentes estables: Fe
3
C
→ C (g) + Fe (α). Esta es la reacción básica para el
estudio de las fundiciones.
También influyen en la grafitización otros factores, por ejemplo si en estado líquido se agrega
grafito, este servirá como núcleos a partir de los cuales se desarrollará el crecimiento y precipitación
del grafito. Otros agregados en cuchara producen diferentes modificaciones, por ejemplo se logra una
precipitación de grafito esferoidal en vez de laminar, lo cual produce una estructura de mejores
propiedades mecánicas pues la discontinuidad estructural así producida es menos grave.
Clasificando las fundiciones por su C
EQ
tendremos:
a. Hipereutécticas: C
EQ
> a 4.3 %
b. Eutécticas: C
EQ
= a 4.3 %
c. Hipoeutécticas: C
EQ
< a 4.3 %
El estudio de la reacción de descomposición del Fe
3
C demuestra que la Velocidad de
Enfriamiento juega un papel decisivo en la estructura y por ende en las propiedades. Así, una pieza
colada con la misma fundición en todas sus partes, si tiene diferentes espesores, tendrá diferentes
tipos de estructuras, diferentes fundiciones y por ende diferentes propiedades mecánicas. Nótese que
hablar de espesores implica hablar de velocidades de enfriamiento. Para el resto de las condiciones
iguales, a mayor espesor, menor velocidad de enfriamiento.
Por otro lado, la composición química por sí sola no alcanza para definir una fundición. Por
este motivo, cuando se encarga una fundición, se lo hace especificando las propiedades físicas
solicitadas y siempre en relación a una probeta estándar (especificando el diámetro de la probeta es
como si se hablara de velocidades de enfriamiento).
Ejemplo: Se solicita una fundición de dureza HB 180 – 200, con resistencia a la tracción σ =
22 kg/cm
2
referida a tal probeta (diámetro y otras dimensiones determinadas) y de tal valor de
maquinabilidad. Usualmente se acompaña el requerimiento con el tipo de estructura deseada
(perlítica – perlítico / ferrítica, etc.) pero esto no es determinante ya que ella y la composición
química las maneja el fabricante.
En el caso de las fundiciones aleadas, el Cromo (Cr) actúa como estabilizador de Carburos y el
Níquel (Ni) tiene un efecto contrario.
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A igualdad del resto de las demás condiciones, los hierros hipoeutécticos tienden a tener
mayor resistencia (al haber menos Carbono hay menos tendencia a la precipitación de grafito).
Hoy en día, los hierros hipereutécticos ya no se fabrican dado que su grano grosero y su
elevada precipitación grafítica le confieren propiedades inaceptables por su fragilidad (además no
superan una resistencia a la tracción de σ = 14 kg/cm
2
. En la actualidad,, cualquier hierro común
tiene que superar holgadamente los 22 kg/cm
2
, incluso pudiendo superar los 28 kg/cm
2
.
COMPONENTES ESTRUCTURALES
El diagrama para el acero resulta de poco valor para los interesados en hierro gris. Además
para que se cumplan las condiciones de equilibrio, la velocidad de enfriamiento debe ser
infinitamente lenta. Esta condición nunca se cumple y según el Diagrama Fe-C-Si tendríamos siempre
Ferrita y Grafito. En este diagrama estable (Fe-C
g
) ni la perlita ni la cementita pueden existir en
equilibrio.
No obstante ello, el diagrama resulta una guía de valor al estudiar los componentes
estructurales del hierro fundido.
En ausencia de Si, el hierro fundido enfriaría como hierro blanco, con todo su C en estado
combinado (Fe
3
C). El Si promueve la grafitización y puede resultar por su acción una estructura gris.
En los diagramas de equilibrio Fe-C-Si, se representa el equilibrio metaestable entre el Fe y el
Fe
3
C, sin considerar la grafitización, pero se destaca la influencia del Si y el hecho fundamental que el
diagrama binario, sin Silicio, no resulta de utilidad cuando el porcentaje de silicio en la fundición es de
importancia.
Para poder corregir estos diagramas en aquellas fundiciones con Si en condiciones estables (con
grafito), habría que cambiar “Ca” que significa Carburo por “Gr” significando grafito.
En realidad lo que importa del diagrama con Si, son las regiones debajo del eutéctico y del
eutectoide. Cuando no hay Si, el eutéctico solidifica, al igual que la Austenita de composición
eutectoidea al pasar a perlita, a una temperatura constante.
En cambio, en presencia de Si, estos cambios ocurren dentro de un intervalo de
temperaturas, tal como se lo representa por las líneas que aparecen debajo del eutéctico y del
eutectoide.
En condiciones normales, no se logra el equilibrio y los Carburos resultantes de la
transformación de la Austenita, no se descomponen totalmente. Así encontramos en su intervalo
(intervalo perlítico ó eutectoideo=: Austenita, Carburos y grafito.
DIAGRAMA METAESTABLE Fe-Fe
3
C PARA Si 2%
Con el corte del diagrama ternario para 2 % de Silicio podemos estudiar el enfriamiento para
una aleación por ejemplo con 3.5 % de C, Fig. 1
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En este caso, no hace falta recurrir al artificio del Carbono Equivalente, ya que disponemos del
diagrama real ternario, en el que podremos observar, que las curvas se han modificado por la
presencia de Si.
Lógicamente que este diagrama solo resulta válido para aleaciones con 2 % de Si
exclusivamente. Por lo pronto, ya sabemos que se trata de un hierro hipoeutéctico ya que se
encuentra a la izquierda del eutéctico, que en este caso vale 3.6%. Para poder correrlo, trazamos la
perpendicular al eje de las abscisas por 3,5 % de C.
Si descendemos desde el líquido en condiciones de equilibrio encontramos desde la curva del
líquido hasta la curva límite superior del intervalo eutéctico: líquido y dendritas de Austenita primaria,
ello ocurre entre 1260 y 1130 °C.
Al ingresar al intervalo eutéctico, continuamos con Austenita y líquido, pero se incorpora Fe
3
C
ó Carbono grafítico, dependiendo de la velocidad de enfriamiento (podrían existir ambos). Ello ocurre
entre 1130 y 1100 °C.
Al pasar la curva límite inferior (ahora curva del Solidus), ingresamos al campo austenítico, en
el que la Austenita se halla saturada con 1.5 % de C. Pero, al descender la temperatura va
disminuyendo la solubilidad y comienza la segregación del C en la Austenita (según la curva de
solubilidad ó de Solvus), hasta alcanzar la temperatura eutectoidea, en que la Austenita solo es capaz
de disolver 0.6 % de C. Ingresamos así al intervalo perlítico ó eutectoideo, entre 840 y 720 °C
aproximadamente, donde nos encontramos con una nueva fase, Ferrita en equilibrio con la Austenita
remanente y/ó C grafítico y Fe
3
C.
En el enfriamiento en equilibrio, la Austenita se habrá transformado a Ferrita (cambio
alotrópico) y el Carbono en forma de flecos ó bien en parte como Fe
3
C.
Se cree que durante el enfriamiento después de atravesar la línea del solidus, el líquido
eutéctico empieza a solidificar en centros de cristalización que tienden a crecer igualmente en toda
dirección, mientras que las dendritas así lo permitan.
Fi
g
. 1: Dia
g
rama Metaestable Fe-Fe
3
C para Si 2%
Intervalo Eutéctico
Intervalo Eutectoide
ó Perlítico
Liquidus
Solidus
Solvus
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Resulta así la formación de un tipo de “celdilla”, con las impurezas segregadas durante el
enfriamiento concentradas en los bordes. Al formarse las celdillas, se produce la grafitización y los
flecos crecerán radialmente desde los centros de cristalización. Como cada fleco se halla rodeado por
una película de Austenita sólida, cualquier deposición de grafito posterior, deberá difundirse a través
de esta capa.
Al enfriar la aleación entre el eutéctico y el eutectoide, el Carbono es expulsado de la autenita
sólida y depositado sobre los flecos como grafito. Por sobre la temperatura eutectoidea, como ya
hemos visto, la estructura consiste de Austenita con C en solución y flecos de grafito. La estructura
de fleco se completa en esta etapa.
Anteriormente hemos considerado la transformación de la Austenita a Ferrita, pero hemos
también señalado la presencia de Fe
3
C; de modo que la unión de ambos nos permite justificar la
formación de perlita.
Si el enfriamiento durante y por debajo del intervalo perlítico es suficientemente lento, el
Carburo de la perlita puede ser parcial ó totalmente descompuesto en Ferrita y grafito. Así, las
características estructurales que se obtienen en una aleación comercial, dependerán de la velocidad
de enfriamiento.
Resumiendo, y para no confundirnos ante las alternativas que venimos señalando, partiendo
de la estructura final que aparece en el diagrama, Ferrita y Carburo de Hierro, trataremos de justificar
las estructuras normales que aparecen en el Diagrama de Greiner. La Ferrita forma con el Carburo de
Hierro la Perlita.
Si suponemos una velocidad rápida de enfriamiento, obtendremos un Hierro Blanco; Matriz:
Perlita y Carburo de Hierro.
Al variar la velocidad de enfriamiento, con el exceso de Carbono, pueden aparecer las
primeras láminas de grafito; así tendríamos un Hierro Atruchado; Matriz: Perlita, Carbono Combinado
(Fe
3
C) y Carbono libre (C
g
)
Con una velocidad de enfriamiento menor y/ó un Hierro Fundido con más porcentaje de
Carbono, podríamos obtener una estructura de Hierro Gris Perlítico; Matriz: Perlita y Carbono
grafítico. De ahora en más, y siguiendo en este orden, no aparecerá carburo de Hierro masivo (solo
se encontrará en la Perlita). Así podremos obtener un Hierro Gris de transición (perlítico / ferrítico);
Matriz: Perlita / Ferrita y Carbono grafítico. Y por último, un Hierro Gris Ferrítico, Matriz: Ferrita y
Carbono grafítico.
DIAGRAMA DE GREINER Y KLINGENSTEIN
Es un diagrama puramente empírico, Fig. 2. Sirve para fundiciones comunes. Da una
orientación estructural bastante aproximada de la estructura a obtener en función de la composición
química [Σ(C + Si)%] y el espesor de la pieza.
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Fig. 2: Diagrama de Greiner – Klingenstein
CLASIFICACIÓN DE LAS FUNDICIONES POR EL COLOR DE SU FRACTURA
Dentro de las fundiciones comunes se
tiende a fabricar la gris perlítica pues da la
mejor combinación de propiedades mecánicas.
La fundición blanca solo sirve para
fabricar mediante tratamiento térmico Hierro
maleable. La fragilidad de la fundición blanca
la hace inservible para cualquier otro uso.
VENTAJAS DE LAS FUNDICIONES
1°) Las piezas de fundición son, en general, más económicas que las de acero (es el material
que más se utiliza en los talleres de fábrica y maquinarias, motores e instalaciones) y su fabricación
es más sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusión a temperaturas
relativamente poco elevadas y más bajas que las que corresponden al acero.
2°) Las fundiciones son en general mucho más fáciles de mecanizar que los aceros (el grafito
actúa como lubricante).
3°) Se pueden fabricar con relativa facilidad piezas de grandes dimensiones y también piezas
pequeñas y complicadas, que se pueden obtener con gran precisión de formas y medidas, siendo
además en ellos mucho menos frecuente la aparición de zonas porosas que en las piezas fabricadas
con acero fundido.
CLASIFICACIÓN POR FRACTURA Y
MICROESTRUCTURA DE
FUNDICIONES COMUNES
TIPO MATRIZ
FORMA
DEL C
Blanca Perlita Fe
3
C
Atruchada Perlita Fe
3
C + C (g)
Gris
Perlítica Perlita C (g)
Ferrítico-
Perlítica
Perlita +
Ferrita
C (g)
Ferrítica Ferrita C (g)
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4°) Para numerosos elementos de motores, maquinarias, etc. Son suficientes las
características mecánicas que poseen las fundiciones. Su resistencia a la compresión es muy elevada
(50 a 100 kg/mm
2)
y su resistencia a la tracción (de hasta 40 kg/mm
2
en general y de más de 20
kg/mm
2
en calidades comerciales) es también aceptable para muchas aplicaciones.
Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien (mucho mejor que el acero) las
vibraciones de máquinas, motores, etc. que a veces están sometidas.
5°) Su fabricación exigen menos precauciones que la del acero y sin necesidad de
conocimientos técnicos muy especiales se llegan a obtener fundiciones características muy especiales
y/ó aceptables para numerosas aplicaciones (bancadas de torno, bloques de motor, etc.)
6°) Como las temperaturas de fusión son bastantes bajas, esas temperaturas se pueden
sobrepasar con bastante facilidad por lo que resulta sencillo conseguir que las fundiciones en estado
líquido tengan gran fluidez y con ello se facilita la fabricación de piezas de poco espesor.
En la solidificación presentan menos contracción que los aceros, pues la formación de grafito
genera un efecto de expansión. Así, los defectos de rechupe son menores.
Su fabricación no requiere materiales refractarios de costo elevado como en los aceros. Para
“piezas artísticas” de forma muy complicada y sin mayor exigencia de resistencia mecánica se utiliza
fundición de alto Fósforo (P) que es la máxima Colabilidad (capacidad de la aleación para llenar
completamente moldes de formas complicadas).
El Fósforo forma con el Hierro un eutéctico Fosfuro de Hierro llamado Steadita que aumenta
la colabilidad. El inconveniente es que aumenta la fragilidad.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS FUNDICIONES COMUNES
Se fabrican en el Cubilote, Fig. 3, que es un reactor químico cilíndrico que trabaja a
contracorriente, con intercambio químico y térmico entre gases ascendentes y cargas descendentes.
Hoy día, los ladrillos refractarios de revestimiento fueron reemplazados por material
refractario proyectable. Pueden funcionar durante una semana sin necesitar reparaciones tras lo
cual debe detenerse para reparar el revestimiento.
La carga se efectúa por la parte superior y consiste en capas alteradas de fundente (caliza: CaCO
3
),
carga metálica (chatarra de acero, chatarra de fundición, arrabio sólido lingoteado) y combustible
(coque metalúrgico).
Se inyecta aire caliente por el anillo de toberas para la combustión. Cuando el crisol está lleno
(parte inferior del horno), se perfora y se efectúa la colada por el pico de sangrado a las cucharas.
La escoria sale por una perforación ubicada más arriba.
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Fig. 3: Horno Cubilote
FUNDICIONES ESPECIALES
HIERROS HIPOEUTÉCTICOS SUB-ENFRIADOS
Enfriar muy bruscamente por debajo de la línea de solidus, así se logra momentáneamente
tener Fe (líq.) debajo de la temperatura de fusión.
La solidificación se produce de tal manera y a tal velocidad que no precipita grafito. El
problema es que aparecen carburos libres en la estructura que les da una fragilidad elevada. Para
evitar este efecto indeseable, se prefiere grafitizar generando artificialmente núcleos de precipitación
en estado líquido, de manera controlada, de esta forma se hace precipitar el C como grafito pero de
manera menos indeseable evitándose los carburos libres.
Los agentes que provocan esta precipitación controlada se denominan Inoculantes.
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Un inoculante muy común es el ferro-silicio, otro el siliciuro de Calcio. El inconveniente de los
citados es que no son selectivos, ataca también a todos los carburos, por ende también a los de la
perlita; lo que provoca una fuerte caída de la resistencia mecánica.
Además estos inoculantes actúan sin distinción del espesor, actuarán de la misma manera
sobre un espesor de 10 mm que sobre uno de 100 mm que seguramente no los necesita; generando
un crecimiento desmedido y perjudicial del grafito.
Para solucionar este inconveniente se recurre a los llamados Agentes Inoculantes
Balanceados ó Equilibrados, que a diferencia de los anteriores no solo contienen agentes
grafitizantes sino también antigrafitizantes. Esto los hace de Acción Selectiva y de mayor
rendimiento. Es no masivo en la acción sobre espesores y carburos. Ej.: SMZ, el Si (grafitizante),
Mn, Zr (antigrafitizante)
HIERRO MALEABLE
Nosotros llamaremos así, a aquellos obtenidos a partir del tratamiento térmico de la fundición
blanca. Hay dos tipos:
a) Europea ó de Corazón Blanco
b) Americana ó de Corazón Negro
HIERROS ESPECIALES
ELEMENTO EUROPEO AMERICANO
C 2.8 a 3.3 % 2.5 a 2.8 %
Si 0.5 a 0.8 % 0.8 a 1.4 %
Mn 0.3 a 0.4 % 0.5 a 0.6 %
S 0.15 a 0.25 % 0.1 a 0.2 %
CARACTERÍSTICAS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO
EUROPEO AMERICANO
Medio de Empaque Mineral de Fe Arena
Temp. de Recocido 950 a 1000 °C 900 °C
Duración 60 a 96 hs. 50 hs.
Enfriamiento Hasta 600 °C 5 hs. 675 °C 3 hs.
Estructura
Perlita + Carbono
recocido en la
Ferrita
Carbono recocido
en matriz de
Ferrita
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Color Fractura Blanco ó Gris Negro
Resistencia a la Tracción 35 a 50 Kg/mm
2
Mayor a 36
Kg/mm
2
Alargamiento 5 a 16 % Mayor a 10 %
Dureza 110 a 120 HB 110 a 140 HB
ETAPAS DE FABRICACIÓN DE FUNDICIÓN
MALEABLE
1°) Disociación de la Perlita
Perlita s.s Fe + Fe
3
C
2°) Disolución de Fe
3
C en s.s.
3°) Disociación de Fe
3
C
4°) Difusión del C
5°) Precipitación del C
REACCIONES EN EL PROCESO
FUNDICIÓN MALEABLE BLANCA - DECARBURACIÓN
Fe
3
C + Fe
2
O
3
3 Fe + 2 FeO + CO
Fe
3
C + CO
2
3 Fe + 2 CO
2 Fe
3
C + O
2
6 Fe + 2 CO
2 CO + O
2
2 CO
2
ATMÓSFERA INICIO
DEL TRATAMIENTO
ATMÓSFERA FINAL
DEL TRATAMIENTO
H
2
11 % 8 %
CO 9 % 12 %
CO
2
6.5 % 3 %
H
2
O 2.5 % 25.5 %
N
2
Resto Resto
REACCIONES DE REDUCCIÓN
Fe
3
C + 2 H
2
3 Fe + CH
4
Fe
3
C + H
2
O 3 Fe + H
2
+ CO
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El empaque de mineral en la Fundición de Corazón Blanco es para oxidar el C, no el Fe.
Además se regula así el contenido de la atmósfera en CO
2
y H
2
O.
En la fundición de corazón negro se utiliza como medio de empaque, arena en un recipiente
hermético, que actúa como medio inerte.
Es importante destacar que la fundición blanca solo sirve para fabricar maleable, y no debe
contener absolutamente nada de grafito para servir como materia prima.
La Fundición Maleable Europea es un producto decarburado (Corazón Blanco), no así la
americana.
El grado de decarburación de la Fundición Europea depende del espesor de la pieza. En
general, en el exterior de la pieza la estructura es Ferrita + C (g) y en el interior es Ferrita + Perlita +
C (g).
El C en ambos casos precipita en forma de rosetas lo que da una estructura de propiedades
muy superiores a la fundición común (precipitación laminar).
Así, el Maleable da piezas pequeñas de formas variadas a bajo costo de un material tenaz y
resistente, útil para muchas piezas de máquinas e instalaciones.
Con la Maleable Blanca ó Europea, se obtienen muy buenos resultados en piezas delgadas,
pero al aumentar el espesor se dificulta la difusión del C y la decarburación.
Categorías de Calidad
1°) σ
R
> 38 Kg/mm
2
A > 18 %
2°) σ
R
> 38 Kg/mm
2
A > 15 %
3°) σ
R
> 35 Kg/mm
2
A > 10 %
4°) σ
R
> 32 Kg/mm
2
A > 10 %
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Comparando ambos procesos, se puede decir en forma general, que la Maleable Americana ó
Negra, exige una técnica más precisa en cuanto a la composición química y al proceso de recocido
que la Maleable Europea ó Blanca.
Por otra parte, con la Maleable Americana se consiguen resistencias y sobre todo,
alargamientos algo más elevados que con la Europea. Además tiene mayor soldabilidad que la
Europea
Otra ventaja de la Maleable de Corazón Negro, es con ella se consiguen resultados bastante
satisfactorios aún con espesores de 20 a 30 mm y a veces mayores espesores. En cambio con la
Maleable Europea no suele ser conveniente pasar de 8 a 10 mm de espesor.
FUNDICIONES NODULARES
Hoy día tiene propiedades físicas superiores a la Fundición Maleable y el grafito se hace
precipitar en forma de nódulos. La maleable tiene el precipitado de C
g
como rosetas.
La principal diferencia es que no se obtienen por tratamiento térmico, sino directamente a
partir del líquido por agregado de terceros elementos llamados Inoculantes., en condiciones muy
particulares.
Se consigue así, que el C precipite como nódulos y no como láminas. Para diferenciarlo lo
llamaremos Hierro Dúctil en vez que Maleable.
Son las fundiciones de mayor contenido de C entre todas las fundiciones más comunes y
especiales. Una composición tipo es:
C: 3.5 a 3.8 %
Si: 2.5 %
Mn: 0.4 a 0.6 %
P: bajo
S: menor a 0.02 %
Se clasifican básicamente en dos clases:
a) Ferrítico (σ
R
= 42 Kg/mm
2
)
b) Perlítico (σ
R
= 56 Kg/mm
2
)
Es fundamental que el S sea menor a 0.02 %, pues todo nodulizante actúa primero como
desulfurante y luego el remanente actúa en el Fe (líq.).
Además los nodulizantes son de alto costo, agregándose en combinación 50/50 % con Si.
El nodulizante agregado es aproximadamente 0.05 a 0.5 % en peso del peso a inocular.
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Los inoculantes más efectivos son el Mg (magnesio) y el Ce (cerio). El inoculante se agrega en
cuchara (recipiente en el que se efectúa la colada del cubilote y que luego se vacía en el molde).
Previo a la nodulización debe desulfurarse en cuchara. La desulfuración puede efectuarse con
CaC
2
(carburo de Calcio) ó Na
2
CO
3
. Se prefiere el primero porque no afecta el refractario de la
cuchara.
La inoculación debe efectuarse siempre a temperaturas superiores a 1450 °C pues por debajo
de esta temperatura se corre el riesgo que se formen láminas de grafito, hecho no aceptable en los
hierros nodulares.
La desulfuración previa en cuchara se efectúa porque aún en fundiciones con Azufre
controlado, es normal que las obtengamos del cubilote con no menos del 0.05 % de Azufre.
Los inoculantes se agregan bajo la forma de aleaciones debido a su alta reactividad. De no
hacerlo así, las altas temperaturas y/ó características de la atmósfera harían que reaccione
químicamente antes de actuar como nodulizante lo que impediría su posterior acción.
Normalmente el Magnesio se añade en forma de aleaciones Níquel-magnesio con 15 % de Mg
aproximadamente y a veces Cobre-Magnesio con 15 a 25
% de Mg.
Ocasionalmente, también se emplean aleaciones cuaternarias Fe-Si-Cu-Mg ó Fe-Si-Ni-Mg. Al
igual que otros tipos de fundiciones admiten tratamientos térmicos posteriores. Por ejemplo se puede
elevar la σ
R
hasta 80 Kg/mm
2
a costa de bajar el alargamiento a 2 %.
También, al igual que el resto de las fundiciones de Hierro, pueden ser fabricadas con
elementos aleantes que mejoran aún más sus propiedades mecánicas.
Los métodos de nodulización más comunes son el Método Sándwich y el de Cuchara con
Tapón Poroso
Método Sándwich
Se utiliza una cuchara en cuyo fondo en un recinto
especial se ubica el nodulizante que se aplica cubierto
generalmente con virutas de acero para evita la reacción
inmediata al contacto con el chorro líquido de fundición, Fig. 4.
Se evita así que reaccione en ausencia de aire.
Fig. 4: Método Sándwich
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Método de Cuchara con tapón Poroso
Se ubica en el piso de la cuchara un tapón cónico
especial, poroso, permeable a los gases e impermeable al
Hierro líquido, Fig. 5.
Se insufla a través del mismo un gas inerte,
recomendándose que sea lo más inerte posible. Lo más
recomendable es insuflar Argón ya que como gas raro no tiene
reactividad y no produce efectos secundarios negativos.
Eventualmente, también puede utilizarse Nitrógeno.
El burbujeo del gas inyectado genera corrientes que homogenizan la distribución del
inoculante
N
2
Fig. 5: Método Tapón Poroso
Tapón Refractario
Nodulizante
N
2
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RESUMEN GENERAL DE ESTRUCTURAS
MODO DE PRESENTARSE EL
CARBONO
CLASE DE
FUNDICIÓN
CONSTITUYENTES
FUNDICIONES SIN GRAFITO
Todo el C se presenta combinado
Fundición Blanca
Hipoeutéctica
Cementita Secundaria y Perlita
FUNDICIONES CON GRAFITO EN FORMA DE LÁMINAS
Parte del C se presenta
combinado y parte en forma de
láminas de grafito
Fundición Atruchada
Grafito, Cementita y Perlita
Muy difícil de mecanizar
Fundición Perlítica
Grafito y Perlita
Alta resistencia
Fundición Gris Común
Grafito, Perlita y Ferrita
Muy fácil de mecanizar
y baja resistencia
Todo el C se presenta en forma
de grafito en láminas
Fundición ferrítica
Grafito y Ferrita
Fácil de mecanizar y
muy baja resistencia
FUNDICIONES CON GRAFITO EN FORMA DE ROSETAS
El grafito se presenta en forma
de rosetas
Fundición Maleable de
Corazón Negro
Ferrita y grafito en forma de
rosetas. A veces también algo
de Cementita y Perlita que no
han llegado a transformarse en
grafito
Alta resistencia y buena
tenacidad
Teóricamente, el C debía haber
desaparecido por decarburación.
En la práctica queda algo en
forma perlítica y algo en forma
rosetas
Fundición Maleable de
Corazón Blanco
Teóricamente, solo Ferrita. En
la práctica suele quedar algo
de grafito en rosetas y perlita
sin transformar
Buena resistencia y
buena tenacidad
FUNDICIONES CON GRAFITO EN FORMA NODULAR
El C se presenta en forma de
grafito nodular y en forma de C
combinado en la Perlita
Fundiciones especiales
con grafito en forma de
nódulos (fabricadas con
Cerio ó Magnesio
Ferrita, grafito en forma
nodular y Perlita
Alta resistencia y muy
buena tenacidad
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FUNDICIONES Trabajo Práctico - Fundiciones Rev. 02.pdf
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