Fundicion Gris

FUNDICIÓN GRIS:

Descripción breve de una fundición gris:

La mayoría de las fundiciones grises son aleaciones hipoeutécticas (contienen entre 2,5 y 4% de carbono). El proceso de grafitización se realiza con mayor facilidad si: el contenido de carbono es elevado, las temperaturas son elevadas y si la cantidad de elementos grafitizantes presentes (especialmente el silicio) es la adecuada.

Para qué grafiticen la cementita eutéctica y la proeutectoide, hay que controlar cuidadosamente el contenido de silicio y “la velocidad de enfriamiento”, y así por lo tanto obtener una estructura final perlítica El grafito adopta la forma de numerosas laminillas curvadas (Fig.1-4), que son las que proporcionan a la fundición gris su característica fractura grisácea o negruzca.

Si la composición y la velocidad de enfriamiento son tales que la cementita eutectoide también se grafitiza presentará entonces una estructura totalmente ferrítica (Fig. 1, x100 pulida).

Fig.1, x100 pulida

Por el contrario, si se impide la grafitización de la cementita eutectoide, la matriz será totalmente perlítica (Fig. 2, x100). La fundición gris constituida por mezcla de grafito y ferrita es la más blanda y la que menor resistencia mecánica presenta; la resistencia a la tracción y la dureza aumentan con la cantidad de carbono combinada que existe, alcanzando su valor máximo en la fundición gris perlítica.

Fig.2, x100

Las figuras 3 y 4 muestran la microestructura de una fundición gris cuya matriz es totalmente perlítica. Además, en la micrografía a 200 aumentos –igual que en la Fig. 2- se observan como unos granos blancos, los cuales resueltos a mayores aumentos (Fig. 4, x400) son, en realidad, esteadita.

Fig.3, x200 Fig.4, x400

*La mayoría de las fundiciones contienen fósforo procedente del mineral de hierro en cantidades variables entre 0,10 y 0,90%, el cual se combina en su mayor parte con el hierro formando fosfuro de hierro (Fe3P). Este fosfuro forma un eutéctico ternario con la cementita y la austenita (perlita a temperatura ambiente) conocida como esteatita (Fig. 4), la cual es uno de los constituyentes normales de las fundiciones. La esteadita, por sus propiedades físicas, debe controlarse con todo cuidado para obtener unas características mecánicas óptimas.

Propiedades generales de las fundiciones grises. :

Las fundiciones grises son un material compuesto de grafito, y de otro material matriz. Este material a su vez, frecuentemente está compuesto por un intermetálico "cerámico" - la cementita -, y otro material - la ferrita - que es metálico.

- Las fundiciones son aleaciones férreas que requieren para su elaboración menos energía que los aceros, porque con similar capacidad calorífica su temperatura de fusión es menor. Presentan, además, excelentes características de colabilidad y dan poco rechupe (su colabilidad es mejor cuanto mayor es su contenido de carbono)

-Por ser pequeño el intervalo de temperaturas entre el líquidus y sólidus. Algunas de ellas, las de composición eutéctica, solidifican a temperatura constante.

- Las fundiciones grises dan poco rechupe, 1 % de contracción lineal aproximadamente, inferior al de los aceros y fundiciones blancas. La pequeña contracción al solidificar se debe a que su densidad (entre 6,95 y 7,35 g/cm3, menor cuanto más carbono) es inferior a la de las fundiciones blancas (7,7 g/cm3) y a la de los aceros (densidad del hierro 7,97 g/cm3), esta menor densidad de las fundiciones grises se justifica por la presencia del grafito cuya densidad es 2,2 g/cm3. En las fundiciones grises el grafito suele ocupar un volumen (o un área de los campos observados al microscopio) entre 6 y 10 % del volumen total.

- La característica radical de las fundiciones grises es que no presentan ledeburita. En su estructura micrográfica aparece grafito que puede ser de diversos tipos, disperso en una matriz similar a un acero.

-El comportamiento mecánico de una fundición gris resulta parecido al de un acero con numerosas microfisuras taponada por grafito. La cohesión entre el grafito y la matriz metálica en casi nula. Debido a la gran diferencia entre los coeficientes de dilatación del hierro y del grafito, éste se despega fácilmente de la matriz.

- Aquel modelo (el mencionado en el párrafo anterior) explica varias propiedades de estas fundiciones: el color gris que presentan las fracturas, la capacidad para amortiguar vibraciones, mayor cuanto más grafito. Además de su maquinabilidad, generalmente buena, las moderadas resistencias a tracción y bajos alargamientos, la dispersión habitual en valores de microdureza, etc.

- La conductividad térmica de las fundiciones grises es aproximadamente 46 w/m.K; superior a la de los aceros. En ello influye el grafito, buen conductor. La capacidad para disipar calor es, por tanto, mayor en las fundiciones grises - mayor cuanto más cantidad de grafito, y mejor si el grafito es laminar que esferoidal - que en los aceros. Para aprovechar esta propiedad, las lingoteras para acero líquido se fabrican de fundición gris hipereutéctica.

- La resistencia de las fundiciones grises al choque térmico resulta, también, mejor para contenidos altos en carbono.

- El coeficiente de dilatación de las fundiciones grises es, aproximadamente, de 13 µm/m. entre 0 °C y 500 °C, y de 10,5 µm/m en el rango de 0 °C y 100 °C. Aunque parecido al del hierro, resulta algo menor que este (11 µm/m para el Fe alfa y 18 µm/m para el Fe gamma).

- La tenacidad de las fundiciones grises, es mayor que las de las fundiciones blancas; pero, por el efecto de entalla debido al grafito laminar, resulta insuficiente. Por ello, cuando se requiere un material tenaz no debe utilizarse

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