Hierro Fundido completo PDF

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todo sobre hierro fundido...

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HIERRO FUNDIDO 1. DEFINICIÓN El término hierro fundido se refiere a una familia de aleaciones ferrosas compuestas de hierro, carbono (desde 2,11% hasta aproximadamente 4,5%) y silicio (hasta aproximadamente 3,5%) [ CITATION Kal02 \l 22538 ]. El diagrama de fases de equilibrio relacionado o correspondiente a los hierros fundidos se muestra en la figura, en el cual la frontera derecha es 100% carbono, esto es grafito puro. La temperatura eutéctica es de 1154°C (2109°F) por lo que los hierros fundidos están en estado completamente líquido a temperaturas inferiores a las requeridas para los aceros líquidos. En consecuencia, un hierro con un elevado contenido de carbono puede ser fundido a temperaturas menores a los aceros fundidos [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

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Aunque la cementita existe en los aceros prácticamente de manera indefinida, no es completamente estable, más bien es metaestable, con una rapidez de descomposición extremadamente baja. Se puede hacer que la cementita, sin embargo, se descomponga en ferrita alfa y en grafito. Modificando la composición y la velocidad de enfriamiento, o mediante la adición de silicio se puede controlar, promover y acelerar la formación de grafito (grafitación) [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

Imagen 1: Diagrama de fase para el sistema hierro carbono con grafito (en vez de cementita) como fase estable [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

2. CLASIFICACIÓN Los hierros fundidos por lo general se clasifican, según su morfología de solidificación a partir de la temperatura eutéctica, como sigue: a) Hierro fundido gris o hierro gris; b) Hierro fundido dúctil, hierro fundido nodular, o hierro fundido de grafito esferoidal; c) Hierro fundido blanco; d) Hierro maleable; www.ute.edu.ec

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e) Hierro de grafito compactado

2.1. Hierro fundido gris:

En esta estructura, el grafito existe en forma de hojuelas. Se llama hierro fundido gris o hierro gris, debido a que se le rompe la trayectoria de la fracturra ocurre a lo lasrgo de las hojuelas de grafito y tiene por tanto, una apariencia gris y de color hollín. Estas hojuelas actúan como elevadores de esfuerzo, Como resultado el hierro gris tiene una ductilidadinsignificante, y, como materiales frágiles, es débil a la tensión, aunque resistente a la compresión. Por otra parte, la presencia de las hojuelas de grafito le dan a este material la capacidad de amoriguar vibraciones causadas por fricción interna y en consecuencia, capacidad de disipar energía. Esta capacidad hace del hierro fundido gris adecuado y de uso común como material para construir bastidores y estructuras de máquinas herramientas. El hierro gris perlítico tiene una estructura de grafito en una matriz perlita. Aunque sigue siendo frágil, es más resistente que el hierro totalmente gris. El hierro gris martensítico se obtiene al austentizar el hierro gris perlítico y después templarlo con rapidez, para producir una estructura de grafito en una matriz de martensita; como resultado, éste hierro fundido es muy duro [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

Imagen 2: Microestructura fundición gris. Hilos de grafito sobre una matriz de ferrita [ CITATION Met15 \l 22538 ] www.ute.edu.ec

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Imagen 3 Microestructura de las clases de fundiciones grises: a) Matriz de perlita con cementita esferoidizada para trabajo a altas temperaturas, b) Gris aleada, y consta de grafito tipo A con carburos libres (zonas blancas), c) Templada y revenida, su microestructura consta de grafito en una matriz de martensita revenida [ CITATION Met15 \l 22538 ].

2.2. Hierro dúctil (hierro nodular): En la estructura del hierro dúctil, el grafito está en forma nodular o esferoide. Esta forma le permite al material ser algo dúctil y resistente a los choques. La forma de las hojuelas de grafito se cambia en nódulos (esferas) mediante pequeñas adiciones de magnesio y/o cerio al metal fundido antes de su vaciado. El hierro dúctil se puede hacer ferrítico o perlítico mediante el tratamiento térmico. Se puede tratar termicamente para obtener, alternativamente, una estructura mastensita revenida [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

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Imagen 4: Microestructura fundición nodular. Esferoides de grafito sobre una matriz de ferrita [ CITATION Met15 \l 22538 ].

2.3. Hierro fundido blanco: La estructura del hierro fundido blanco es muy dura, resistente al desgaste, y frágil, debida a la presencia de grandes cantidades de carburo de hierro (en vez de grafito). El hierro fundido blanco se obtiene ya sea al enfriar rápidamente del hierro fundido gris o ajustando la composición manteniendo al carbón y el silicio bajos. Este tipo de hierro fundido también se conoce como hierro blanco, debido a la apariencia cristalina blanca de la superficie de fractura [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

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Imagen 5: Microestructura fundición blanca.Las áreas oscuras corresponden a perlita, las cuales son dentritas de austenita trasnformada en (perlita). La región blanca corresponde a una matriz de cementita [ CITATION Met15 \l 22538 ].

Imagen 6: Microestructura de fundiciones blancas. De izquierda a derecha respectivamente son: Hipoeutécticas, Eutéctica, Hipereutéctica [ CITATION Met15 \l 22538 ].

2.4. Hierro maleable: Se obtiene el hierro maleable al recocer el hierro fundido blanco durante varias horas en una atmósfera de monóxido y de dióxido de carbono, entre 800°C y 900°C, dependiendo del tamaño de la pieza. Durante este proceso la cementita se descompone en hierro y grafito. El grafito www.ute.edu.ec

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existe en racimos o rosetas en una matriz de perlita o de ferrita: en consecuencia, el hierro maleable tiene una estructura similar a la de hierro nodular. Esta estructura promueve la ductilidad, la resistencia mecánica y la resistencia al choque, de ahí el término maleable (del latín maleus “se puede martillar”) [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

Imagen 7: Microestructura fundición maleable. Microestructura fundición maleable (Grafito oscuro en forma de rosetas sobre una matriz de ferrita) [ CITATION Met15 \l 22538 ].

2.5. Hierro de grafito compactado: El grafito en esta estructura está en forma de hojuelas cortas, gruesas e interconectadas,

con

superficies

onduladas

y

extremidades

redondeadas. Las propiedades mecánicas y físicas de este hierro fundido son intermedias entre las de los hierros fundidos del grafito en hojuelas y el grafito nodular. Su resistencia a la tracción varía entre 40 y 85 Ksi y el límite elástico entre 30 y 60 Ksi con alargamientos entre 1 y 5% [ CITATION Kal02 \l 22538 ].

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Imagen 8: Microestructura de una función grafito compacto. Fundición grafito compacto, las zonas oscuras corresponden a la gran presencia de grafito.[ CITATION Met15 \l 22538 ]

BIBLIOGRAFÍA Kalpakjian, S. (2002). Manufactura, ingeniería y tecnología. Mexico: Prentice Hall. Metalografía-Universidad Tecnológica de Pereira. (29 de Junio de 2015). Obtenido

de

http://blog.utp.edu.co/metalografia/5-diagrama-hierro-

carbono/

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