Fundiciones

Las fundiciones son aleaciones de hierro-carbono que, pueden contener otros elementos y el porcentaje de carbono oscila entre el 1,76 y 6,67 %.

Se trata de un procedimiento sencillo: se funde el metal a temperaturas considerablemente elevas. Luego de ello, se vacía en un molde, en donde se lo debe dejar  enfriar.

Este procedimiento se hace desde la antigüedad, aunque en muchas ocasiones ha sido reemplazado por métodos como:

• Fundido a presión (para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero).
• Forja (proceso de deformación en el que se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión para formar la parte).
• Extrusión (es un proceso de formado que se efectúa por medio de la compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal).
• Mecanizado.
• Laminado (se trata de un procedimiento en el que se deforma. En él, el espesor del material de trabajo se reduce con el uso de fuerzas de compresión que se efectúan con dos rodillos dispuestos en forma opuesta).
• Las características de una fundición no solo dependen de su composición, sino del proceso de fabricación.

Clasificación de las fundiciones

Se clasifican atendiendo a la fractura (aspecto y color que adquiere cuando se rompe), las propiedades y la composición:

1. Ordinaria. Solamente lleva hierro y carbono.

1.1 Fundición blanca. Poseen al fracturarse un color blanco brillante, la misma es menos fluida que la gris se trata de fundiciones cuyo enfriamiento se ha realizado de una manera rápida y por lo tanto el exterior de la pieza es fundición blanca hasta 4 cm de espesor aproximadamente, y el interior es una fundición gris, todo basado en el diagrama hierro-cementita metaestable durante el enfriamiento, la austenita solidifica a partir de la aleación fundida en forma de dendritas. Los porcentajes de carbono presente en esta fundición oscilan entre un 1,8 y un 3,6%, mientras que el contenido en silicio es bastante bajo, entre el 0,5 y el 2%. Además contiene manganeso en cantidades que oscilan entre un 0,2 y un 0,8%, un 0,18% de fósforo y un 0,1% de azufre. Presentando una estructura es fibrosa y de grano pequeño. Alta resistencia al desgaste elevada resistencia a la abrasión Alta velocidad de enfriamiento para evitar la formación de grafito poco maleable poca resistencia al choque. Solamente se emplea como materia prima para fabricar aleaciones maleables. Sus características son:

Es muy frágil, dureza baja de unos 80 a 100 HB, resistente al choque térmico, a la corrosión, absorbe las vibraciones, bajo costo y poco soldable comparado con el acero.

• Aspecto: La superficie exterior en la fundición es de color gris oscuro, mientras que la fractura es clara (fundición blanca); al aire libre, la superficie externa se cubre de herrumbe (óxido hidratado de hierro) de color rojo pardo que penetra lentamente en el interior.
• Densidad: 7,7 Kg/m3
• Peso específico: El peso específico varía con la composición, admitiéndose, por término medio entre 7.4 y 7.6.
• Temperatura de fusión: El promedio es de 1100° C
• Fluidez: Es la propiedad del metal líquido de correr y de llenar bien los moldes: en igualdad de temperatura, la fundición fosforosa es más fluida que la fundición con poco fósforo.
• Contracción: El metal, al solidificarse, sufre una contracción: en la fundición blanca la contracción es casi igual a la del acero (16 a 18 por 1000), la contracción varía también según los obstáculos mayores o menores que encuentra la colada en el molde.
• Resistencia a la flexión: Puesto que en la flexión las fibras del elemento quedan tensas en la parte convexa, y comprimidas en la cóncava, la resistencia a la flexión varía según la orientación de la sección.
• Resistencia a la tracción: entre 130 y 500 MPa
• Resistencia a la compresión: entre 1,4 y 1,7 GP
• Dureza: Las fundiciones blancas tienen una dureza superior a 350 a 400 Brinell.
• Resistencia química: Tiene una discreta resistencia química, es decir, a los ácidos, a los álcalis, a las oxidaciones y al fuego.

Sus usos son variados como por ejemplo:

·         Camisas interiores de las hormigoneras.

·         Placas de revestimiento de molinos trituradores.

·         Zapata para freno de ferrocarril.

·         Cilindro de los trenes de laminación.

·         Rodillos de laminado.

Su principal uso es como material de partida para la fabricación de fundiciones maleables.

Existen varios tipos dentro de esta fundición:

.     ·         Fundición eutéctica.

      ·         Fundiciones blancas hipoeutécticas.

      ·         Fundiciones blancas hipereutécticas.

1.2 Fundición gris. Esta se lleva adelante en hierro.  Lo que caracteriza a este procedimiento es que la mayor parte del contenido es de carbono y adquiere forma de escamas o láminas de grafito.

Y son estas justamente las que le dan al hierro su color y propiedades deseables, como pueden ser que resultan fáciles de maquinar, tiene capacidad de templado y buena fluidez para el colado.

Pese a esto, las fundiciones grises son quebradizas y de baja resistencia a la tracción. Se las suele usar bastante en aplicaciones como bases o pedestales para máquinas, bastidores y bloques de cilindros para motores de vehículos, discos de frenos, por poner algunos ejemplos.

Su color es gris, porque el carbono está en forma de grafito. Sus características son las siguientes:

• Aspecto: La superficie exterior en la fundición es de color gris.
• Peso específico: Fundición gris = 7 a 7.2.
• Temperatura de fusión: Varía con la composición promediando: Fundición gris 1200° C
• Contracción: En las fundiciones grises, en las cuales en el momento de la solidificación se segregan las laminillas de grafito ( de peso específico - 2 ) con aumento de volumen de la masa, la contracción final resulta menor ( 10 por 1000); la contracción varia también según los obstáculos mayores o menores que encuentra la colada en el molde.
• Resistencia a la tracción: La fundición gris tiene una carga de rotura a la tracción, de cerca de 15 Kg/mm2, llega a los 30, 40 y 45 Kg/ mm2. La resistencia a la comprensión es mayor, y para las fundiciones grises normales resulta cerca de tres veces la de la tracción: por eso, es aconsejable someter las piezas de fundición a esfuerzos de compresión, más bien que a los de tracción.
• Resistencia al choque: Las fundiciones grises, resisten no muy bien a los choque y son frágiles porque no sufren deformaciones plásticas. 
• Dureza: La fundición gris tiene una dureza de 140 a 250 Brinell, se puede mecanizar fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado, que lubrica el paso de la viruta sobre el corte de la herramienta, la Viruta es siempre escamosa.

Sus usos son:

·         Bases o pedestales para máquinas.

·         Herramientas.

·         Bastidores para maquinaria pesada

·         Bloques de cilindros para motores de vehículos.

·         Discos de frenos.

·         Herramientas agrícolas entre otras.

Existen varios tipos dentro de esta fundición:

·         Fundición gris perlítica.

Su estructura está formada de perlita con inclusiones de grafito. Como se sabe, la perlita contiene un 0,8 % de C, por consiguiente, esta unidad de carbono se halla en la fundición perlítica gris en estado ligado (es decir, en forma de cementita). La cantidad restante se encuentra en estado libre, o sea, en forma de grafito.

     ·         Fundición gris ferrítica:

En esta fundición la matriz es ferrita y todo el carbono que hay en la aleación está en forma de grafito.

     ·         Fundición gris ferrito-perlítica:

La estructura de esta fundición está formada por ferrita y perlita e inclusiones de grafito. En esta fundición la cantidad de carbono ligado es menor que el 0,8 % de Carbono.

1.3 Fundición atruchada. En este caso, tiene una matriz de fundición blanca combinada parcialmente con fundición gris. El carbono se encuentra libre y combinado, siendo difícilmente maquinable.

2. Aleada. Las fundiciones aleadas son los que no tienen algún elemento ordinario o tienen algún elemento extraordinario no necesario para su obtención, pudiendo ser de baja o alta fundición. Contienen Ni, Cr, Mo, Cu, etc., en porcentajes suficientes para mejorar las propiedades mecánicas de las fundiciones ordinarias o alguna otra propiedad especial, como alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosión, al calor etc.

Ciertos elementos como el silicio, aluminio, níquel y cobre, que se disuelven en la ferrita, la endurecen y la hacen incrementar su resistencia. Son elementos que ayudan a la grafitización.

2.1 Fundición de baja aleación. Son aquellas en la que la suma de elementos es menor al 5% pudiendo ser fundiciones de alta resistencia, resistentes al desgaste, resistentes al calor y de gran dureza.

2.2 Fundiciones de alta aleación.

3. Especial. Emplea como materia prima las fundiciones ordinarias. Luego se somete a un tratamiento térmico.

3.1 Maleable de corazón blanco. Se moldea la pieza en fundición blanca. Se recubre de mineral de hierro y se introduce en un horno a unos 1 000 °C, durante unos 10 días. Se enfría lentamente el horno durante unos 5 días, hasta temperatura ambiente.

3.2 Maleable de corazón negro. Se moldea la pieza en fundición blanca. Se recubre la pieza de arena y se introduce en un horno a unos 900 °C durante 6 días. Se enfría lentamente el horno durante unos 5 días, hasta temperatura ambiente.

3.3 Maleable perlítica. Se moldea la pieza en fundición blanca. Se recubre de arena y se mete en un horno a una temperatura de 900 °C durante 5 días. Se enfría lentamente durante unos 2 días, hasta temperatura ambiente.

3.4 Maleable de grafito esferoidal o modular. A la fundición gris se le añade cerio y magnesio. Luego se echa en un molde y se deja enfriar a temperatura ambiente.

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