Fundiciones

Para comenzar definiremos qué son las fundiciones. Estas son aleaciones de hierro carbono donde el contenido de carbono varía entre 2,14% y 6,67% aunque las más usadas están entre 2,5% y 4,5%. Además de hierro y carbono, lleva otros elementos de aleación como silicio del 2 al 4%,manganeso hasta un 1%, fósforo, azufre y oxígeno.

La fundición está constituida por la ledeburita que no es un constituyente de los aceros. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% (limite donde el acero pasa a ser fundición) de carbono. La ledeburtia está compuesta por un 52% de cementita y un 48% de asutenita.

La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, descomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita perlítica y cementita.

Características de las fundiciones:

·         Más fáciles de maquinar que los aceros.

·         Se pueden fabricar piezas de distinto tamaño y complejidad.

·         No se necesitan hornos muy costosos para su fabricación.

·         Absorben las vibraciones mecánicas y actúan como autolubricantes.

·         Son resistentes a los choques térmicos, la corrosión y al desgaste.

·         No pueden ser sometidos a deformaciones plásticas.

·         No son dúctiles ni maleables y son poco soldables.

FUNDICIONES ORDINARIAS

BLANCA: Contiene poco carbono y silicio (< 1%) y se obtienen por enfriamiento rápido. La mayor parte del carbono aparece como cementita en lugar de grafito auqnue si se le aplica la técnica del revenido este empieza a formarse lentamente. La superficie fracturada tiene un tono blanco. La fundición blanca es extremadamente dura y frágil por lo que no es mecanizable; de hecho, generalmente se obtiene como producto de partida para fabricar la fundición maleable. Su aplicación se limita a componentes de gran dureza y resistencia al desgaste y sin ductilidad como los cilindros de los trenes de laminación.

GRIS: Posee un contenido en carbono entre 2.5 y 4.0 % y silicio entre 1 y 3 %. Su color es gris porque el carbono esta en forma de grafito  que suele aparecer como escamas dentro de una matriz de ferrita o perlita, se le aplica el templado. El nombre se debe al color de una superficie fracturada. Las fundiciones grises son frágiles y poco resistentes a la tracción pero su resistencia y ductilidad a los esfuerzos de compresión son muy superiores. Además, amortiguan la energía vibracional más efectivamente que los aceros y uno de los materiales más baratos. A la temperatura de colada tienen mucha fluidez por lo que permite moldear piezas complicadas. Se utiliza en discos de freno, cilindros y pistones de motores.

ATRUCHADA: Su matriz es una mezcla entre las fundiciones blancas y las grises, por lo tanto están formadas por grafito y ledeburtia. El carbono está libre y combinado por lo que es difícil de maquinizar.

FUNDICIONES ALEADAS

Son aquellas que contienen Ni, Cr, Mo y Cu entre otros. Estos materiales mejoras las propiedades físicas de las fundiciones ordinarias y también cambian la grafitización en estas. Hay dos grupos principales:

DE BAJA Y MEDIA ALEACIÓN: Los porcentajes de estos materiales son muy bajos, inferiores al 5% y son muy resistentes a la tracción.

ALTA ALEACIÓN: Tienen mayor resistencia a la tracción, el desgaste, el calor y la corrosión. Sus componentes dependen de las aplicaciones para las que vayan a usarse.

FUNDIONES MALEABLES

Todas ellas se obtienen de las fundiciones blancas excepto un tipo de la fundición gris. Se les somete a distintos tratamientos térmicos y los principales grupos son:

MALEABLE DE CORAZÓN BLANCO/EUROPEA: Se calienta la fundición blanca a 1000ºC y se recubre de mineral de hierro donde permanece 10 días para después enfriarse lentamente, aplicándosele un recocido. Las piezas están descarburadas debido al recubrimiento de hierro que oxida el carbono, y el grado de descarburación depende del espesor de la pieza. Alcanza una dureza de entre 110-120 HB.

MALEABLE DE CORAZÓN NEGRO/AMERICANA: Se moldea en fundición blanca y se recubre de arena, que actúa como un medio inerte, calentándose hasta los 900º durante 6 días y de nuevo enfriándose lentamente. También se le aplica el recocido. No es necesariamente un producto descarburado tiene más silicio y manganeso que las de corazón blanco. Alcanza una dureza de 110-140 HB.

MALEABLE PERLÍTICA: Su proceso de producción es igual que la de corazón negro, pero su tiempo de enfriamiento es mucho más largo, obteniéndose así una estructura perlítica perfecta.

MALEABLE NODULAR/ DE GRAFITO ESFEROIDAL: Se consigue añadiendo pequeñas cantidades de magnesio y cerio a la fundición gris en estado líquido. En este caso, el grafito no se forma en escamas sino en esferas, lo que confiere a la fundición propiedades mecánicas diferentes como mayor ductilidad, tenacidad, resistencia, colabilidad…,etc. A diferencia de las anteriores, no se le aplica ningún tratamiento térmico adicional. Se suele utilizar para la fabricación de piezas de automóviles y tuberías.

Fundición blanca (cementita y perlita)

Fundición gris (escamas de grafito)

Fundición esferoidal (grafito en esferas)      

Fundición maleable (escamas de grafito)