21 fundicionesnoaleadas2015-2016

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FUNDICIONESFUNDICIONESNO ALEADASNO ALEADAS

FUNDICIONES BLANCAS

Fundición blanca hipoeutéctica Ataque nital 3 (x

10/12/2015 Fundiciones introducción 2

Fundición blanca hipoeutéctica. Ataque nital-3. (x 500 )

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FUNDICIONES BLANCAS

SIN APLICACIÓN INDUSTRIAL


Fundición blanca eutéctica. Ataque nital-3. (x 500).

FUNDICIONES BLANCAS



Fundición blanca hipereutéctica. Ataque nital-3. (x 500).

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• F. Blancas eutécticas e F. Blancas eutécticas e hipereutécticashipereutécticas :

KCU = 0; A 0%, Rt

HB > 550; Rm < 90 MPa

FUNDICIONES BLANCAS: Propiedades mecánicas


• F. blancas F. 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 :


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 GRISESDiagrama estable GRAFITO: variedad alotrópica del C

Densidad: 2.24 g/cm3

• Covalente: con los tres vecinos + cercanos• Planos unidos por fuerzas secundarias


Todos los constituyentes son monofásicos

ANISOTROPÍA DE PROPIEDADES

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CLASIFICACION DE CLASIFICACION DE

ALEACIONES FERREASALEACIONES FERREASE

n la

sol

idifi

caci

ón

se c

ompo

rta

segú

n el

dia

gram

a

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


<0.76%C

=0.76%C

HIPOEUTECTOIDES

EUTECTOIDES

Solidificación del eutéctico ANORMAL hiero-grafito2º La γ solidifica cuando lo ha

hecho el grafito1º Solidificación de grafito

Células eutécticas: Los b d i E

Laminar: crece + en las direcciones

compactas


(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

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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)


• 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


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VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO:

Capacidad calorífica y conductividad térmica del molde

Tamaño de la pieza

Geometría de la pieza

Sobrecalentamiento para ↑colabilidad. Ojo tendencia ablanqueo por:


blanqueo por:

disolución gérmenes de grafito + ↑v enfriamiento


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


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

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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


En función de la estructura en bruto de colada

Blancas

Grises

Atruchadas

FUNDICIONES BLANCAS

•Fundiciones blancas: Aleaciones Fe-C que terminan su solidificacióncon la formación del eutéctico ledeburita.

•Fundiciones atruchadas: Aleaciones Fe-C que inicia la solidificaciónFundiciones atruchadas: Aleaciones Fe C que inicia la solidificacióncon la formación del eutéctico anormal y termina con el eutécticonormal.

•Fundiciones grises: Aleaciones Fe-C que terminan su solidificación conla formación del eutéctico anormal austenita-grafito.


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FUNDICION ATRUCHADA (x500)


HB: 250-360

Rt: 200-250 MPa Rc≈3Rt

A y resiliencia prácticamente nula


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Fundiciones blancas hipoeutécticas

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%

FUNDICIONES BLANCAS: Propiedades mecánicas

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%

• fundiciones blancas templadas: Coladas coquilla metálica ysu composición química (3% C, 1% Si) fundición gris en elnúcleo + exterior fundición blanca. Hasta 35 mm de capa dura.

• temple invertido (blanqueo): fundición gris en periferia +fundición blanca en núcleo.


Núcleo-zonas blanca.Segregación S que para contenidosaltos, y bajo porcentaje de manganeso, forma FeS de granpoder blanqueante.

FUNDICIONES GRISES:hipoeutéctica de matriz hipereutectoide


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FUNDICIONES GRISES:hipoeutéctica de matriz perlítica


FUNDICIONES GRISES:hipoeutéctica de matriz ferrítico-perlítica


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FUNDICIONES GRISES:hipereutéctica de matriz ferrítica


Matriz α (%C+%Si)

FUNDICIONES GRISES:

perlítica con grafito laminar

(x1000)

ferrítico-perlítica con grafito laminar

(X500)


ferrítica hipereutéctica con grafito C

(x200)

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DIAGRAMAS ESTRUCTURALES


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

51.Si

3

4

P = %C.(%Si + log10 R)

P Estructura< 4,5 Fundición blanca

4,5 - 6 Fundición atruchada6 - 10 Fundición gris perlítica10 - 14 Fundición gris ferrito-perlítica

> 14 F di ió i f íti

R: Módulo de masividad=Volumen/superficie piezaEn mm


> 14 Fundición gris ferríticaDaigrama de Patterson y Doepp.

Redondo moldeado en arena

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METAESTABLECE= 4,3

Ce= 0,8

FUNDICIONES GRISES

´

%4,3

3E

SiC

´

%0,8

9e

SiC

ESTABLE CE’ = 4’3-0’286 Si-0’387 P+0’048 (Mn-1’8 S)


9

% %. . %

3 3

Si PC E C

• C.E. < 4,3 hipoeutéctica

• C.E. = 4,3 eutéctica

• C.E. > 4,3 hipereutéctica

FUNDICIONES GRISES: formas del grafitoFUNDICIÓN GRIS Matriz metálica + GRAFITO


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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


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


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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


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)


490 MPa (α = 0,5; C= 0,8)

RmC ≈ (2,5-5) RmT

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Módulo elástico se define como el correspondiente a

75%Rt

No existe proporcionalidad entre σ-ε no hay periodo elástico ni límite elástico


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


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


• 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)

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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


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


• Inoculación

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FUNDICIONES GRISES DE ALTA RESISTENCIA: AceradasBajos 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.: SobrecalentamientoBajo 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…)


• 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 FERRITICAS260 HB PERLITICAS

F. GRIS PERLITICA INOCULADA 25-35 kg/mm2


g

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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


• 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 ferritizaciónMatriz α con grafito tipo A:

Para hipoeutécticas la única manera y >Rm

Para hipereutécticas en bruto de


• Matriz P o F+P con importantes mecanizados mínima H = matriz ferrítica

• Se restituye la matriz perlítica mediante normalizado

pcolada con grafito C o hipoeutécticas subenfriadas con interdendrítico

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Recocido de ablandamiento

• Matriz P con zonas atruchadas

FUNDICIONES TT

Para evitar la cementitaproeutectoide

Normalizado

• Piezas con zonas


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

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