PRÁCTICA N° 06 FUNDICIONES

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MARCO TEÓRICO.

Los hierros fundidos son básicamente aleaciones de hierro y carbono. En relación con el diagrama hierro-carburo de hierro, los hierros fundidos contienen mayor cantidad de carbono que la necesaria para saturar la austenita a la temperatura eutéctica, por tanto, contiene entre 2 y 6.67% de carbono. Como el alto contenido de carbono tiende a hacer muy frágil el hierro fundido, la mayoría de los tipos manufacturados comercialmente están en el intervalo de 2.5 a 4% de carbono.

Existen diferentes tipos de Hierro fundido, como los hierros fundidos Blancos, en los cuales el carbono está en la forma combinada con la cementita, como el hierro fundido blanco contiene una cantidad de cementita relativamente grande como una red interdendrítica continua, hace al hierro fundido duro y difícil de maquinar. Los hierros fundidos “completamente Blancos” tienen pocas aplicaciones en ingeniería debido a esta fragilidad y falta de maquinabilidad, mas bien se utilizan en casos en que se requiera una alta resistencia al desgaste, y su utilización no requiera ductilidad. El hierro fundido blanco sirve de base para la manufactura del hierro fundido maleable.

El hierro fundido maleable es otro tipo de fundición, en el cual la cementita tiene tendencia a que la cementita se descomponga en hierro y carbono sin combinar. El hierro fundido maleable se obtiene a partir de la fundición blanca mediante un tratamiento de maleabilización, el propósito de la maleabilización es convertir todo el carbono combinado presente en el hierro blanco en nódulos de carbono revenido (grafito). Los nódulos de compactos de carbono revenido aumentan la ductilidad y disminuyen la fragilidad respecto a las fundiciones blancas.

La fundición gris constituye una de las aleaciones de hierro más utilizadas. En la manufactura de los hierros fundidos grises la, la tendencia de la cementita a separarse en grafito y austenita o ferrita es favorecida controlando la composición de la aleación y las rapideces de enfriamiento. La mayoría de los hierros fundidos grises son aleaciones hipoeutécticas que contienen entre 2.5 y 4% de carbono. En el hierro gris el grafito aparece como muchas placas irregulares, generalmente alargadas y curvas, las cuales dan al hierro fundido gris su característica fractura de color grisáceo o negruzco. Se debe aclarar que mientras la microestructura representa su apariencia sobre una superficie plana. Las hojuelas son partículas tridimensionales, en efecto son placas curvas algunas veces enlazadas.

El Hierro fundido nodular, que también es conocido como hierro dúctil es hierro fundido en que el grafito está presente en forma de pequeñas bolas o esferoides, las esferoides compactas interrumpen la continuidad de la matriz mucho menos que las hojuelas de grafito, lo cual da como resultado mayor resistencia y tenacidad, comparada con la estructura semejante a la del hierro gris.

Los Hierros fundidos aleados son aquellos que contienen un elementos o elementos especialmente añadidos para producir una modificación en las propiedades físicas o mecánicas. Estos elementos se añaden con el fin de mejorar la resistencia a la corrosión, al calor o al desgaste o para mejorar la resistencia, la tenacidad entre otras propiedades.

El silicio produce un efecto muy importante en el hierro gris, incrementa la fluidez y tiene efecto sobre la solidificación de la aleación fundida, conforme aumenta el contenido de silicio disminuye el área de campo de la austenita, el silicio es un grafitizador, es decir promueve la formación de grafito. El manganeso en las fundiciones tiende a estabilizar el carburo, es decir a incrementar la cantidad de carbono combinado, el azufre tiene un efecto desgrafitizador en las fundiciones, originando fragilidad.

El grafito se clasifica en: laminar (forma de hojuelas), nodular (glóbulos o esferas) y en copos (carbono revenido). En cuanto al tamaño y la distribución de las hojuelas de grafito las hojuelas grandes interrumpen seriamente la continuidad de la matriz perlitica, reduciendo de esta manera la resistencia y ductilidad del hierro gris. Las pequeñas hojuelas de grafito son menos dañinas, y por tanto generalmente se prefieren. Los tamaños de las hojuelas de grafito generalmente se determinan por comparación con los tamaños estándar preparados conjuntamente por la AFS Y la ASTM. La medición de longitudes se hace de las más grandes hojuelas de grafito en una sección no atacada químicamente del hierro a 100X.

El grafito se clasifica según las normas establecidas en siete clases señaladas con números romanos, su distribución con cinco tipos señalados con las letras de la A a la E, y su tamaño señalado con los números del 1 al 8.

Las propiedades mecánicas dependen en gran medida de la matriz en que se encuentra el grafito, la matriz puede ser ferritica perlitica t mixta. Para el caso de las fundiciones grises se toma en cuenta la fracción de perlita y su dispersión. La fracción de perlita se determina en tres lugares de la probeta después de ser atacada con nital, para determinar la dispersión de la perlita se mide la distancia entre laminillas de la perlita.

MATERIALES Y EQUIPOS.

- Probetas de diferentes tipos de fundiciones.

- Todo el material necesario para preparación de probetas para estudio metalográfico.

- Nital al 2%.

- Secador eléctrico.

- Microscopio metalográfico.

- Durómetro Rockwell.

- Tablas, figuras y gráficos del anexo A6.

- Diagramas para designación de grafito a disposición en el laboratorio.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

- Las probetas fueron repartidas en pares cada par representando la misma constitución y el mismo material.

- A una de las probetas de cada par le aplicó ensayo de dureza y a la otra estudio metalográfico.

- A las probetas que se le realizó ensayo metalografico se observaron en el microscopio antes de atacarlas para poder clasificarlas según los patrones.

- Se clasificaron las microestructuras observadas en el microscopio mediante la utilización de los patrones establecidos por la ASTM.

- Luego se atacaron las probetas con nital al