Fundición Gris Hanbook

7/23/2019 Fundición Gris Hanbook

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FUNDICIÓN GRIS

EL PLAZO DE HIERRO GRIS refiere a una amplia clase de aleaciones de fundición deferrosos normalmente se caracteriza por una microestructura de escama de grafito enuna matriz ferroso Hierros grises son! en esencia! las aleaciones "ierro#car$ono #silicio %ue contienen pe%ue&as cantidades de otros elementos 'omo clase! (ar)anampliamente en sus propiedades f)sicas * mec+nicas La metalurgia de "ierros griseses e,tremadamente comple-o de$ido a una amplia (ariedad de factores %ue influ*enen su solidificación * posteriores transformaciones de estado sólido A pesar de estacomple-idad! "ierros grises "an encontrado una amplia aceptación en $ase a unacom$inación de cola$ilidad e,cepcional! e,celente ma%uina$ilidad! la econom)a *propiedades .nicas

COMPOSICIÓN

Para efectos de claridad * simplicidad! los an+lisis %u)micos de "ierro gris se puedendi(idir en tres categor)as Las

Primera categor)a inclu*e los elementos principales En el segundo grupo seencuentran! normalmente elementos de aleación de $a-o ni(el de menor importancia%ue son cr)ticamente relacionados a gris solidificación de "ierro /inalmente! "a* unaserie de elementos traza %ue afectan a la microestructura * 0 o propiedades delmaterialLos principales elementos Los tres elementos principales en "ierro gris son car$ono!silicio * "ierro 1i(eles de car$ono * silicio encuentran en "ierros comerciales (ar)anampliamente! como se muestra a continuación2

Hierros grises son normalmente (istos como "ierro#car$ono # silicio aleacionesternarias 3na sección del diagrama de fase de e%uili$rio a 4!5 6 de Si se muestra enla /ig 7 'omo puede (erse! el material e,"i$e la solidificación eut8ctica * est+su-eta a un estado sólido transformación eutectoide Estos dos factores dominan lametalurgia del "ierro gris



SOLIDIFICACIÓN La solidificación eut8ctica * de las transformaciones %ue se acompa&an responsa$lesdel desarrollo del grafito * de la matriz estructura de un "ierro fundido se discuten en elart)culo 9 La solidificación de eut8cticos 9 en este (olumen 3na re(isión de estosprincipios! *a %ue pertenecen a gris "ierro se presentar+ en los siguientes p+rrafosLa ma*or)a de los "ierros grises son "ipoeut8ctica en la naturaleza :es decir! 'E ; <!=>La secuencia de e(entos asociados con la solidificación de "ierros "ipoeut8ctica sepueden estudiar con la (ersión simplificada del diagrama de fases ternario "ierro#car$ono # silicio tomada en 4 6 Si : /ig = >



A temperaturas por encima del punto 7 de la /ig =! el "ierro es totalmente fundido Amedida %ue la temperatura disminu*e * la l)nea li%uidus es atra(esado! de congelaciónprimaria comienza con la formación de dendritas de austenita proeutectic Estasdendritas crecen * nue(os forma dendritas como la temperatura desciende a tra(8s de

la gama de congelación primaria! %ue est+ marcada por los puntos 7 * 4 Dendritetama&o se rige por el e%ui(alente de car$ono del "ierro * la (elocidad de solidificaciónE%ui(alentes de car$ono $a-os producen grandes dendritas por%ue el inter(alo detemperatura entre las l)neas de li%uidus * eut8cticas es ma*or para estos "ierros %uepara a%uellos con un ma*or car$ono e%ui(alente 'omo era de esperar! elenfriamiento r+pido promue(e un tama&o m+s fino dendritaDurante la formación de las dendritas de austenita! el car$ono es rec"azada en ell)%uido restante El contenido de car$ono del l)%uido aumenta "asta %ue se alcanza lacomposición eut8ctica de <!=6 3na (ez %ue esta composición se alcanza! lastransformadas de l)%uidos en dos sólidos Esto tiene lugar entre los puntos 4 * = Eltipo de sólido formado depende de si la solidificación es despu8s de la reaccióneut8ctica metaesta$le o esta$le 'ar$uro de "ierro m+s forma austenita durante lareacción metaesta$le Grafito adem+s forma austenita durante la reacción esta$le'uando la solidificación eut8ctica es completa! permanece sin metal l)%uido! *cual%uier otra reacción tiene lugar en estado sólido Aun%ue no se muestra en la /ig =! en el inter(alo de temperatura entre lastransformaciones eut8cticas * eutectoides! marcado por puntos = * <! el alto contenidode car$ono austenita rec"aza de car$ono! %ue se difunde a las escamas de grafitoEsto permite %ue la austenita en ad%uirir la composición necesaria para latransformación eutectoide! %ue! en condiciones de e%uili$rio! se lle(a a ca$o entre lospuntos < * 5 Esta transformación implica la descomposición de la austenita en perlitao perlita m+s de ferrita! dependiendo de factores tales como la (elocidad * el contenidode la aleación de refrigeración de la planc"a En los "ierros grises puros! sin cam$ios

significati(os en microestructura ocurrir de$a-o del um$ral de transformacióneutectoide

GRAFITO MORFOLOGÍA

Las propiedades mec+nicas * f)sicas de "ierro gris se rigen en parte por la forma!tama&o! cantidad! * la distri$ución de las escamas de grafito 3n m8todo para e(aluarla distri$ución de escama de grafito * tama&o se da en AS?@ A 4<! * el metalograf)ade "ierros fundidos se discute en la referencia ! B! C Ha* cinco distri$uciones deescama de grafito2 de A a E : /ig <> ?ipo A grafito escamas son distri$uidos *orientados al azar por toda la matriz de "ierro Este tipo de grafito se encuentra en los"ierros %ue se solidifican con una m)nima cantidad de su$enfriamiento! * el tipo A es la

estructura deseada si las propiedades mec+nicas de$en ser optimizadas



?ipo grafito se forma en los "ierros de casi eut8cticacomposición %ue se solidifican conuna ma*or cantidad desu$enfriamiento %ue la asociada conel tipo A de grafitoRosettes %ue contienen grafito fino!%ue son caracter)sticos de tipo !precipitar en el inicio de la

solidificación eut8ctica El calor defusión asociado con sus aumenta la

formación la temperatura del l)%uidocircundante! lo %ue disminu*e elsu$enfriamiento * resultando en laformación de tipo A grafito ?ipos D * Eforma de grafito cuando la cantidad desu$enfriamiento es alta! pero no essuficiente para causar car$uro

formación Am$os tipos se encuentranen regiones interdendr)ticas Grafito?ipo D se distri$u*e al azar! mientras %ue el tipo E escamas tienen una orientaciónpreferida La manera en %ue el plano de esmalte de intersecta las escamas de grafitopueden ser responsa$le de esta diferencia en la orientación Elementos tales como eltitanio * el aluminio se "an encontrado para promo(er estructuras de grafitosupercongelados La matriz de "ierro asociada con grafito supercongelado es por logeneral de ferrita por%ue formación de los copos finos! mu* ramificados reducedistancias de difusión de car$ono * da lugar a una $a-a en car$ono matriz

ESTRUCTURA DE LA MATRIZ

Se re%uiere un reacti(o de ata%ue! tal como 4 6 nital para re(elar las fases de lamatriz en la %ue las escamas de grafito residen 'om.nmente se encuentran fases en"ierro fundido son ferrita! cementita * perlita

FERRITA

Es la fase $landa! $a-a emisión de car$ono # "ierro %ue e,"i$e resistencia a latracción $a-o pero de alta ductilidad Est+ promo(ido por grap"itizers como el silicio!as) como (elocidades de enfriamiento lento! como las %ue se encuentran en lassecciones pesadas 'omo se mencionó antes! ferrita se encuentra a menudo encom$inación con grafito su$enfriada



/ig B fundición a$igarrado gra$ado usando < 6 picral La fase $lanca es el car$uroeut8ctico 5F /uente2 Ref 7F

LA PERLITA

Es el producto de transformación eutectoide * en "ierro gris se compone de placaslaminares de ferrita * cementita Ello posee una ma*or resistencia a la tracción %ue ladureza * la ductilidad de ferrita pero inferior La resistencia a la dureza * resistencia ala tracción asociado con perlita depender+ principalmente de la separación de lasplacas Los (alores m+s altos se encuentran en perlita fina interlamelar espaciamiento!%ue se asocia con tasas de enfriamiento r+pido m+s o aleación 3na comparación deresistencia a la tracción! ductilidad * (alores de dureza para estas fases de la matriz esla siguiente

Otros micros constitu*entes tam$i8n se pueden formar en "ierro gris cam$iando la(elocidad de solidificación o mediante la adición de aleación elementos ainita sepueden producir sometiendo el "ierro a un tratamiento t8rmico isot8rmico Amortiguamiento de la planc"a de laregión de austenita puede inducir la formación demartensita Elementos de aleación como el n)%uel se pueden utilizar para producir grisausten)tico"ierros Los (alores de dureza para (arias com$inaciones de grafito * otrasfases de la matriz se dan en la ?a$la 4 ?a$la 4 Dureza oscila para di(ersascom$inaciones de microestructuras de "ierro gris

SECCIÓN SENSIBILIDAD



La solidificación de una fundición de "ierro gris se controla mediante la composición *la (elocidad de enfriamiento de la planc"a dentro de la fundición 'ada (aria$le tieneun efecto considera$le en la solidificación Sin em$argo! una (ez %ue el "ierro se (ierteen el molde! el composición es fi-a *! a e,cepción de la segregación localizada! siguesiendo relati(amente "omog8nea en toda la coladaPor lo tanto! durante la solidificación! la (elocidad de enfriamiento se con(ierte en la(aria$le de control Las influencias del tipo de enfriamiento de la microestructura desdeel inicio de la solidificación "asta %ue el "ierro pasa a tra(8s de la transformacióneutectoide Es un factor en el control de la cantidad de car$ono %ue permanece ensolución * por lo tanto afecta a la microestructura resultante

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO

Es influida por una serie de (aria$les %ue inclu*en la temperatura de colada! (ertiendotasa! (olumen de "ierro para ser enfriado! +rea de la superficie de la planc"a! laconducti(idad t8rmica del material del molde! la cantidad de material de molde %uerodea la pieza de fundición! el n.mero de piezas de fundición en un molde! lau$icación de los n.cleos! * la posición de las puertas * ele(adores :Ref 75> Dentro deun molde! una serie de estas (aria$les se mantendr+ constante Sin em$argo! larelación como el (olumen#a#superficie#+rea de la pieza fundida (ar)a de sección parasección! tam$i8n lo "ace la (elocidad de enfriamiento correspondiente Esta (ariaciónen la tasa de enfriamientos resultados en un patrón cam$iante de solidificación paracada sección! %ue puede crear una (ariación en las propiedades mec+nicas dentro dela pieza fundida Por lo tanto! la solidificación de una fundición de "ierro gris se dice

%ue es la sección sensi$leEs importante! tanto para el dise&ador de colada * el fundidor para reconocer lasección de sensi$ilidad de "ierro gris Los dise&ador de fundición de$e indicar %u8propiedades mec+nicas se re%uieren en cada sección de una pieza de fundición! as)como %ue secciones son cr)ticos El fundidor puede entonces seleccionar lacomposición de "ierro %ue (a a desarrollar el deseado mec+nica propiedades durantela solidificaciónEl efecto del espesor de la sección de la dureza del "ierro gris se ilustra en la /ig 773na $arra en forma de cu&a con un cono de 7F ec"ada en un molde de arena *seccionada cerca del centro de la $arra Se "icieron determinaciones de durezaRocJell progresi(amente desde la punta "asta la $ase de la cu&a El efecto de

aumentar el tama&o de la sección se muestra por el cam$io en dureza asociada con elaumento de la anc"ura de la cu&a

La (elocidad de enfriamiento es ma*or en la punta de la cu&a Esta resultados en laformación de "ierro $lanco! una mezcla de "ierro car$uro * perlita %ue esconsidera$lemente m+s duro %ue el gris "ierro :/ig 77> 'uando la (elocidad deenfriamiento "a disminuido lo suficiente para permitir la formación de algunos degrafito! una



Aparece zona moteado Esta zonamoteado! %ue es una mezcla de"ierro gris * $lanco! tiene unadureza menor Kue la punta de "ierro $lanco'omo la anc"ura sigue aumentar!el "ierro $lanco desaparecegradualmente! * "a*es una disminucióncorrespondiente en la dureza'omo el "ierro $lanco desaparece!la microestructura se con(ierte enuna mezcla de grafito de ferrita *tipo D! lo %ue resulta en el m)nimola dureza se muestra en la /ig 773na reducción adicional en elresultado de la tasa de

enfriamiento en un aumento de ladureza como los cam$ios demicroestructura de tipo D de tipo Agrafito * la matriz se con(ierte deferrita a perlita 'omo la (elocidadde enfriamiento contin.adisminu*endo! la dureza esReducida de$ido a una con(ersióngradual de la perlita en ferrita * laformación de un grafito gruesoestructura

La /igura 77 muestra el perfil de dureza para una composición de "ierro gris 3n

cam$io en la composición o la pr+ctica de la fundición puede cam$iar esta cur(a a laderec"a o iz%uierda Por lo tanto! la cu&a puede ser un indicador .til de la tendenciadel "ierro para rela-arse @ediante la medición de la profundidad de fr)o en la cu&a! elfundidor puede monitorear gris "ierro para (ariaciones en el proceso de fundiciónLa (elocidad de enfriamiento influ*e en la cantidad de tiempo permitido para la difusiónde car$ono de la austenita a la grafito * por lo tanto! determina el ni(el de com$inadode car$ono retenido en el "ierro Las tasas de enfriamiento lento permiten m+s tiempopara la difusión del car$ono 'omo la cantidad de disminuciones de car$onocom$inados! aumenta la cantidad de ferrita! lo %ue resulta en una reducción glo$al dela resistencia mec+nica de la planc"a Por lo tanto! la (elocidad de enfriamiento de$eser controlado "asta %ue el cr)tico secciones de la fundición pase a tra(8s de latemperatura eutectoide para asegurar %ue las propiedades mec+nicas deseadas "an

sido logradoen car$ono com$inado La disminución de los resultados de car$ono com$inados enun aumento en la cantidad de ferrita encontrado como *a sea un espaciamiento perlitagruesa ! o en la aparición de una fase de ferrita



/ig 74 Efecto del tama&o de la sección de resistencia a la tracción de las muestrasfundido de cinco clases de "ierro gris

'a$e se&alar %ue la fuerza m+,ima de la clase 4F de "ierro se produce en un tama&o

m+s pe%ue&o %ue la sección de la clase MF de "ierro 'ada clase tiene un tama&om)nimo de la sección %ue se puede con(ertir sin la formación de car$uro de "ierrosección m)nima recomendada tama&os se enumeran en la ?a$la = para cada clase de"ierro gris puro Es importante! tanto para el fundidor * el dise&ador reconocer %uecada clase de "ierro tiene un tama&o m)nimo de sección en la %ue se puede lanzar sinla presencia de enfriamiento * %ue los aumentos de este m)nimas con las clases m+saltas de "ierro grisNelocidades de enfriamiento son dif)ciles de predecir para las formas comple-as Sinem$argo! la (elocidad de enfriamiento para la colada se puede apro,imar mediante lacomparación de las distintas secciones de la pieza de fundición a las formassimplificadas listados en la ?a$la < El (olumen # a # superficie +rea proporcionesest+n calculadas para estas formas * pueden ser comparados con los coeficientesm)nimos de (olumen #superficie # superficie para cada clase de "ierro aparece en la?a$la =

FUNDICIÓN

Aspectos espec)ficos de la pr+ctica de la fundición de "ierro gris Kue ser+n discutidos

inclu*en la fusión! la inoculación! aleación! (ertido! * moldeo Pr+cticas de fundición de

otros "ierros

FUSIÓN

El propósito esencial de fusión es para producir "ierro fundido de la composición *temperatura deseadas Por gris "ierro! este se puede lograr con di(ersos tipos de

e%uipos de fusión '.pulas * "ornos de inducción tendencia a ser los tipos m+s se

encuentran com.nmente en la fundición de "ierro gris La c.pula era tradicionalmente

la principal fuente de "ierro fundido Sin em$argo! aceptación gradual de la fusión

el8ctrica "a reducido el predominio de la c.pula Hierro gris se puede fundir con un

.nico "orno o una com$inación de "ornos La información detallada so$re los

par+metros de funcionamiento de cada tipo de "orno se puede encontrar en la sección

9E%uipo de fundición * procesamiento9 en este (olumen Independientemente del tipo

de "orno utilizado! el proceso de fusión $+sica es una transformación f)sica de sólido a

l)%uido en (ez comple-a %ue la reacción de reducción u o,idación Por lo tanto! la

composición de todos los materiales cargados en el "orno



Determina la composición de la mezcla de escoria 0 "ierro El mencionado

pre(iamente! la composición del "ierro afectar+ a la Resultando microestructura *

propiedades mec+nicas Por lo tanto! el control de los principales * oligoelementos!

menores en el En .ltima instancia materiales de carga influir+ en las propiedades del

"ierro

INOCULACIÓN

La inoculación se define para la adición tard)a de ciertas aleaciones de silicio a "ierro

fundido para producir cam$ios en grafito distri$ución! me-oras en las propiedades

mec+nicas! * una reducción de la cola tendencia de enfriamiento no son e,plica$les en

la $ase del cam$io con respecto a la composición de silicio :Ref 7> Grafito! a&adido

solo o en com$inación con ferrosilicio! producir+ tam$i8n estos cam$ios sin alterar

significati(amente la %u)mica del "ierro Se reconoce Kue dos "ierros con la misma

composición aparente pueden tener dram+ticamente diferentes microestructuras *

propiedades si uno est+ inoculados * el otro no lo es 3na gran cantidad de

in(estigación se "a dedicado a determinar el mecanismo detr+s inoculación :Ref 7B!

7C> Aun%ue e,isten muc"as teor)as en las conclusiones se "a llegado en relación conposi$les mecanismos

El propósito de un inoculante es aumentar el n.mero de n.cleos de "ierro fundido para

la solidificación eut8ctica Kue! Espec)ficamente precipitación de grafito! se puede

comenzar con una cantidad m)nima de su$enfriamiento 'uando se minimiza

su$enfriamiento! "a* una reducción correspondiente en la tendencia a la formación de

car$uro eut8ctico o "ierro $lanco! %ue se conoce el fr)o

En lugar de ello! se produce una microestructura m+s uniforme %ue consiste en

pe%ue&as tipo A copos de grafito Estos microestructural cam$ios pueden resultar en la

me-ora de la ma%uina$ilidad * propiedades mec+nicas

Hierros se inoculan por (arias razones La razón principal es controlar el enfriamiento

en las zonas de e,periencia piezas fundidas Kue r+pida la solidificación! como en

secciones delgadas! en las es%uinas! *a lo largo de los $ordes Resistencia a la

tracción se puede me-orar a tra(8s de la inoculación

Especialmente esto es cierto para las planc"as e%ui(alentes de car$ono m+s $a-as!

%ue se seleccionan para aplicaciones %ue re%uieren una ma*or resistencia a la

tracción :resistencia a la tracción disminu*e los Aumentos de e%ui(alencia de car$ono>

:ref 4F> Planc"a $a-as de car$ono e%ui(alente&

Sin em$argo! los $ares son tam$i8n Kue son m+s suscepti$les a la formación de

car$uro Inoculación a*uda a superar este pro$lema Reducir al m)nimo la tendenciac"ill#formación del "ierro! permitiendo as) %ue los "ierros e%ui(alentes $a-as emisiones

de car$ono %ue se (ierte en la delgada

Tipos de inocu!n"es#

Aleaciones a $ase de grafito o de ferrosilicio se pueden utilizar para inocular "ierro

gris El grafito se utiliza mostoser altamente cristalino para dar el me-or efecto

E-emplos de grafito altamente cristalino inclu*en algunos de origen natural

Las composiciones de algunos de los inoculantes ferrosilicio disponi$les

comercialmente se dan en la ?a$la 5



La indicada en la ?a$la 5! es con(eniente inoculantes grupo en cuatro categor)as de

desempe&o2 est+ndar! intermedia! alta potencia! * la esta$ilización Las aleaciones de

calcio#rodamiento entran en la categor)a est+ndar La me-ora en la reducción de fr)o es

O$tenido por el empare-amiento con el calcio de $ario :Ref 47> Este tipo de inoculante

cae en el grupo intermedio

La /igura 75 muestra el rendimiento o$teni$le con estas inoculantes tres grupos

?am$i8n muestra la cantidad de inoculante Kue a&adido Aumenta la reducción en fr)o

se realiza "asta %ue el se alcanza el punto de rendimientos decrecientes 1o es

correcto suponer Kue si un poco es $ueno! muc"o es me-or ni(eles de adición Los de

arri$a se necesita para controlar el enfriamiento * producen los cam$ios mec+nicos *

micro estructurales resultado deseado en ma*ores costos



E$!u!ci%n inocu!n"e#

3na (ariedad de m8todos se puede emplear para e(aluar la eficacia de un inoculante

Por%ue

A menudo! la reducción de fr)o es de inter8s primordial! una manera de pro$ar una

aleación est+ (ertiendo $ares frialdad o cu&as La profundidad de fr)o producido en el

"ierro pueden ser tratados en comparación con Kue de la $ase de "ierro Detalles de

las prue$as de fr)o se pueden encontrar en AS?@ A=M

M&"odos de !dici%n#

'uc"arón inoculación es un m8todo com.n de tratamiento de "ierro gris En este

m8todo! se a&ade a la aleación la corriente de metal a medida %ue flu*e desde lacuc"ara de transferencia en la cuc"ara de colada 3n pe%ue&o talón de s"ouldnt de

metal se permitir+ %ue acumularse en el fondo de la cuc"ara antes de la adición Esto

permite %ue el inoculante para ser mezclado * uniformemente distri$uida en el "ierro

ALEACIÓN

Aleación se utiliza para un grado $astante grande en la producción de "ierro gris

Hierros aleados

Aleación $lanca Irons 9en este (olumen Sin em$argo! es importante reconocer %ue el

menor de aleación de "ierro gris %ue se realiza a ni(eles por de$a-o Kue considerados

en la categor)a de los "ierros de aleación

En la ma*or)a de los casos! menor de aleación de "ierro gris se "ace para aumentar la

fuerza * la promoción de perlita Los elementos menores 1ormalmente utilizado en

gris de aleación de "ierro son cromo! co$re! n)%uel! moli$deno! * esta&o Efectos

Recientemente! $eneficiosos de (anadio el elemento de aleación tiene una tam$i8n "a

demostrado :Ref 4B>

E c'o(o Adiciones de cromo pe%ue&os :"asta alrededor de F!5 a F!56> produ-o

aumentos significati(os en la fuerza de gris de "ierro El cromo tam$i8n promue(e la

matriz perl)tica * un aumento asociado en la dureza El cromo es un promotor de

car$uro! * en piezas moldeadas de luz de sección o pesado en (elocidades de adición!

puede causar la formación de fr)o 1ormalmente cromo se a&ade a la aleación de



ferrocromo 'uidado no de$er)a ser adoptada para garantizar Kue la aleación se

disuel(a por completo

E co)'e tam$i8n aumenta la resistencia a la tracción de "ierro gris mediante la

promoción de la matriz perl)tica Su efecto es m+s pronunciado en ni(eles m+s $a-os

de adición de FF2 456 a F!56 A (elocidades de adición superiores! sus efectos no son

tan dram+ticos El co$re tiene un le(e Por lo tanto grafitizar efecto * no promue(e

car$uros de perfiles ligeros 'o$re s"ouldnt se a&ade el de alta pureza

Adiciones de n*+ue de "asta el 46 causa sólo un aumento menor en la resistencia a

la tracción de "ierro gris 1)%uel no promue(e la formación de car$uros * de "ec"o

tiene un efecto de grafitación menor El n)%uel se a&ade 1ormalmente la materia

elemental! * no "a* pro$lemas con la disolución se "an reportado

E (oi)deno Pe%ue&as adiciones de moli$deno en el inter(alo de F!56 a doce *

(einticinco tienen un impacto significati(o en la fuerza de"ierro gris Este parece ser el

resultado tanto de fortalecimiento de la matriz * grafito laminar refinamiento :Ref 4C>

Moi)deno no promue(e car$uros 1ormalmente se a&ade a la aleación deferromoli$deno Esta&o en el rango de F!F45 a F!76 es un fuerte esta$ilizador de

perlita 1o parecen aumentar la fuerza de un completo /undición gris perl)tica Puede!

sin em$argo! dar un pe%ue&o aumento de la fuerza en los "ierros Kue de otro modo

contener ferrita li$re

Adiciones por encima de los ni(eles re%ueridos para la esta$ilización perlita s"ouldnt

e(itarse para pre(enir la fragilidad

E es"!,o es 1ormalmente a&adió el esta&o comercialmente puro 'uidado no

de$eria tener cuidado para e(itar materiales contaminados con los de antimonio!

$ismuto * plomo

V!n!dio Recientemente se "a sugerido como un elemento de aleación menor para el

"ierro gris (anadio tiene un efecto significati(o en la dureza * la fuerza de "ierro gris

Se los aumentos de fuerza Informó Kue /ui sostenido incluso despu8s de recocido

esto es una (enta-a significati(a



VERTER

La temperatura del metal! la limpieza! * la t8cnica de entrega son las (aria$les

esenciales %ue de$en controlarse Al (erter gris de "ierro La eliminación de la escoria

* la escoria de la superficie de "ierro l)%uido angiograf)as La posi$ilidad de los

defectos de la inclusión 3na (ariedad de t8cnicas metal (ertido se emplean en la

fundición de "ierro gris 'ada t8cnica no de$eria permitir al operador mantener el se

completa flu-o constante de metal de suficiente para mantener el sistema de llenado

llena de metal de "asta el (ertido

El "ierro fundido s"ouldnt posee suficiente para permitir el recalentamiento de la

ca(idad para estar completamente lleno con el "ierro sin la formación de defectos

relacionados con la temperatura So$recalentamiento es la diferencia entre la

temperatura de la planc"a fundido * la temperatura de li%uidus La fluidez de la

planc"a es directamente proporcional a la cantidad de so$recalentamiento del

contenido en el "ierro

Por lo tanto! las secciones m+s delgadas Kue re%uieren una ma*or fluidez es de

fundición e,itosa tam$i8n re%uerir+ m+s de so$recalentamiento m+s grueso secciones

El li%uidus de "ierro gris se determina por la composición de la planc"a Para planc"as

"ipoeut8ctica! la licuefacción es in(ersamente proporcional a la e%ui(alente de

car$ono del "ierro Por lo tanto! cuanto ma*or resistencia planc"a con una menor de

car$ono e%ui(alentes re%uieren temperaturas de colada m+s altas para mantener el

ni(el necesario de so$recalentamiento ?a$la M muestra el t)pico (erter temperaturas

re%ueridas para las distintas clases de "ierro gris

MOLDEO

@oldes La función principal de la moldura es producir material de dimensionalmente

esta$le Kue ca(idad soportar las tensiones t8rmicas * mec+nicas e-ercidas por el

"ierro l)%uido Hierro gris se puede producir mediante el uso de la ma*or parte de la

moldura procesos! %ue est+n cu$iertos en detalle en la sección 9moldeo * fundición

Procesos9 en este (olumen



@oldeo en arena (erde es la t8cnica m+s utilizada para la producción de piezas de

fundición de "ierro gris

EL SISTEMA DE LLENADO - ALIMENTACIÓN

Sir(e para el mismo propósito en la fundición de "ierro gris como en el otro metal de

fundición sistemas Estas funciones inclu*en2

Llenar la ca(idad de molde sin tur$ulencias

Pre(ención de escorias o materiales de molde de entrar en el molde

Pre(ención de la introducción del molde de aire o gases en la corriente de metal

'aracter)sticas de transferencia de calor Producir Kue a*udar+n en la solidificación

progresi(a de la fundición

Acti(ación de la producción de la pieza fundida con el uso de una cantidad m)nima de

metales

La pr+ctica de apertura de puerta * la alimentación para el "ierro gris es menos

complicada %ue la de otros materiales La precipitación de grafito Durante solidificación

eut8ctica pro(oca una e,pansión! %ue se deduce de algunas de la contracción

e,perimentada por lo general durante la la solidificación del metal De "ec"o! el "ierro

de clase 4F precipita suficiente grafito para crear suficiente e,pansión de modo de

alimentación Kue no es necesario A medida %ue el car$ono e%ui(alente de las

disminuciones de "ierro! menos de grafito se precipita * los re%uisitos de alimentación

'ontrol dimensional La producción de coladas de fundición gris con $uena esta$ilidad

dimensional re%uiere la cola fundidor producir el molde lo suficientemente r)gido para

soportar la e,pansión eut8ctica * la cola patrón construirse de tal el camino para

compensar la contracción del metal durante el enfriamiento La contracción dependede la cantidad de grafito

DEFECTOS

Discontinuidades @atri, en coladas de fundición gris causados por ca(idades e

inclusiones Aumentar la tasa de c"atarra * disminu*en la la producti(idad de la

fundición En muc"os casos! estos defectos son su$suelo * se re(elan sólo despu8s

de mecanizado en la empresa o en las instalaciones del cliente Se re%uiere la

identificación de defectos precisa antes de poder tomar medidas para eliminar o

reducir al m)nimo estos pro$lemas La u$icación! la forma * tama&o del defecto

proporcionar pistas (aliosas so$re su origen

TRATAMIENTO T.RMICO

Aun%ue la ma*or)a de coladas de fundición gris se utilizan en la condición de colada!

el tratamiento t8rmico puede ser empleado para satisfacer espec)fica re%uisitos de

fundición Información detallada so$re el tratamiento t8rmico de "ierro gris est+

disponi$le en el art)culo 9?ratamiento t8rmico de Gra* Irons en ?ratamiento de calor!

Nolumen < del @anual de AS@

Las tres formas m+s utilizadas de tratamiento t8rmico de "ierro gris son recocido!

ali(iar el estr8s! la normalización *



Otros tratamientos t8rmicos con(encionales! tales como temple * re(enido!

austempering! * martemple! se utilizan en Limited ocasiones ?am$i8n "ierros grises

pueden ser la llama o por inducción endurecido

?eniendo en cuenta en el tratamiento t8rmico de piezas de fundición de "ierro gris! es

importante reconocer la comple-idad de la relación entre los fenómenos metal.rgicos *

t8rmicos En t8rminos de tratamiento t8rmico! "ierro gris Esencialmente puede

'onsiderado como materiales compuestos formados por grafito li$re :escama> * acero

eutectoide :matriz> La situación puede complicarse a.n m+s por la (ariedad de

secciones! * las respuestas t8rmicas Por lo tanto! en la ma*or)a de piezas de

fundición Por esta razón! a menudo es necesario

E 'ecocido#

?res procesos principales de recocido se utilizan para el "ierro gris ?ienen un

propósito com.n * en la metalurgia

Kue Se emplean principalmente para me-orar la ma%uina$ilidad Por lo tanto! los tres

tratamientos implica la producción de una matriz ferr)tica La /igura 7 muestra lasección del diagrama "ierro#car$ono#silicio a 4!56 de Si El puede (erse! la eutectoide

'onsta de reacción de la transformación de austenita en ferrita m+s de grafito Los

procesos de recocido est+n dise&ados para tomar (enta-a de esta reacción

El primero de estos procesos es llamado un ferritizing normalmente o recocido

su$cr)tico 'onsiste en calentar el casting para un temperatura de FF a MF ' :74CF

"asta 7<FF />! o -usto por de$a-o de la temperatura de transformación eutectoide En

este la temperatura! la perlita se descompone en la matriz ferr)tica ?iempos de

mantenimiento a esta temperatura puede (ariar "asta cierto punto con tama&o de la

sección * la %u)mica de "ierro 'omo regla general! el tiempo a la temperatura no

de$er)a ser apro,imadamente 7 "ora por cada 45 mm :7 in> espesor de colada?iempos m+s largos pueden ser necesarios si los elementos de aleación est+n

presentes Las tasas de enfriamiento despu8s ferritization son no es cr)tica! pero no

de$e e,ceder los 7FF ' 0 " :7BF / 0 "> para e(itar la inducción de tensiones La

reducción en la dureza * me-orado ma%uina$ilidad asociado con este proceso en el

resultado una reducción ?am$i8n en fuerza

L! no'(!i/!ci%n#

En principio! la normalización de "ierro gris es un proceso relati(amente sencillo Las

piezas fundidas se calientan a una temperatura de B5 a CFF ' :7MF5 a 7M5FQ/> * se

mantu(o durante apro,imadamente 7 " por 45 mm :7 in> de la sección trans(ersal

esto de$er)a resultar en la transformación de la matriz a austenita Las fundiciones sonenfriados por aire Entonces para formar una matriz de perlita 'omo era de esperar! la

presencia de elementos de aleación * (ariaciones en la fundición de la geometr)a

complicar esta pr+ctica * puede alterar los resultados finales Puede ser necesario

a-ustar la cele$ración de (eces * 0 o ciclos de refrigeración para o$tener los resultados

deseados Para e-emplo! enfriamiento por aire forzado puede ser desea$le para e(itar

la formación de ferrita en las secciones pesadas En el caso de la aleación piezas de

fundición! puede ser posi$le producir pe%ue&os incrementos en la fuerza * la dureza

normalizando

Ali(iar el estr8s tam$i8n se utiliza en piezas de fundición de "ierro gris El propósito de

esta pr+ctica es para reducir las tensiones inducidas en el



Durante la colada de solidificación En esencia! el proceso consiste en calentar la

pieza colada a una temperatura %ue (ar)a de 5FF a

M5F ' :C=F a 7!4FF />! dependiendo de la composición El casting se lle(ó a ca$o

en este rango de temperatura de 4 a B "! aire Entonces enfriado

PROPIEDADES - APLICACIONES La morfolog)a del grafito * la matriz afecta a las caracter)sticas f)sicas * las

propiedades mec+nicas de "ierro gris Escamas grandes! com.n en planc"as

e%ui(alentes de alto car$ono * de sección pesada fundición! impartir propiedades

desea$les! tales como $uena amortiguación capacidad! esta$ilidad dimensional!

resistencia al c"o%ue t8rmico! * la facilidad de mecanizado

P'opied!des Mec0nic!s

Las propiedades de tracción de "ierro fundido gris :?a$la > inclu*en resistencia a la

tracción! l)mite de elasticidad! ductilidad! * el módulo de elasticidad Resistencia

m)nima a la tracción se utiliza para clasificar "ierro gris en la norma AS?@ A <B

Resistencia a la tracción es in(ersamente proporcional a la e%ui(alencia de car$ono

P'opied!des F*sic!s

La densidad de "ierro gris es la composición * dependiente de la temperatura Los

aumentos de grafito li$re! %ue tiene una $a-a densidad! resultar en una disminución en

la densidad de la planc"a Es por esto %ue el "ierro de alta resistencia tiene una

densidad ma*or %ue el "ierro de $a-a resistencia

:'uadro B> La densidad de fundición de "ierro fundido cae en el rango de M!M5 a 4

g 0 cm=



La conducti(idad t8rmica es una consideración importante en aplicaciones %ue

re%uieren la transferencia de calor! tales como tam$ores de freno!

Apic!ciones

Los cam$ios en las propiedades f)sicas * mec+nicas Kue se puede producir en "ierro

gris mediante el control de las caracter)sticas de

sus estructuras li$res de grafito * de la matriz conducen a la (ersatilidad en suaplicación Hierro gris se puede utilizar con eficacia en altamente

! aplicaciones de $a-o coste competiti(o en el %ue sus propiedades son fundadores de

suma importancia



INFORMACION DE E1UIPOS DE FUSION 2

En todos los procesos de fundido, debe calentarse el metal hasta alcanzar el estadolíquido para verterlo o forzarlo de algún modo a que pase al molde. Elcalentamiento y la fusión se llevan a cabo en un horno.

HORNOS DE FUSIÓN.

Los hornos de fusión que más se utilizan en los talleres de fundición son los hornos dearco elctrico, de inducción, de crisol y cubilotes

FUSIÓN POR HORNO CUBILOTE

La cúpula es una cola de e!e vertical de acero puede ser refractaria conrevestimiento interior o refrigerado por agua, la muestra en la "ig. #$. %ecompone de los horno de solera &o así', la zona de fusión, y una pilasuperior. El hogar del horno incluye las puertas de aba!o, el lecho de arena,y el hierro a travs. La tobera se encuentra cerca de la parte inferior de lazona de fusión, y las puertas de carga están situados en el pila superior.



La cúpula se prepara para la operación mediante el cierre de las puertas delfondo y apoyándolos con un puntal. (na cama de arena apisonada

#)* a +** mm & a - pulg.' rueso se coloca en las puertas. El lecho dearena está inclinada tales /ue hierro y escoria fundida /ue recoger en el0u!o de la cama hacia la piquera, que se encuentra en el borde de la camade arena. La solera y la zona de fusión se llenan con un lecho de coque a unnivel de apro1imadamente # a #.) m &2* a * pulg.' por encima del niveltobera. El lecho de coque está encendido, y el árbol está lleno de capas demateriales de hierro que soportan, coque, fundentes y aleaciones alterna. Ele!e está lleno hasta el parte inferior de las puertas de carga. El suministrode aire o de e1plosión está encendido, causando un 0u!o de aire para incidiren la cama de coque a travs de la tobera. Las quemaduras de coque,liberando /ue calor sobrecalienta la mezcla de aire y los productos decombustión.

Los gases calientes de la reacción de combustión se elevan a travs de la

pila, el calentamiento de los materiales de carga. 3omo los materiales decarga descienden a travs de la pila, los metálicos y los 0u!os comienzan afundirse. 4eque5o forma gotitas de hierro y 6ltrarse hacia aba!o a travs dellecho de coque. El lecho de coque se mantiene sólida hasta temperaturasde apro1imadamente +*** 7 3 &$$* 7 "' y por lo tanto soporta la carga. Lasgotitas de hierro son sobrecalentado 3omo "iltran a travs del lecho decoque y se acumulan en la chimenea. Los coque, que se carga en capasalternas con los materiales metálicos, repone aquello que se consumedurante combustión. 4or lo tanto, la fusión es la larga ráfaga continua delaire está encendida. 3omo el metal de las gotitas de cascada a travs dellecho de coque, sus super6cies se carburado a travs del contacto con el

coque.

8ambin absorbe el hierro del coque y azufre se o1ida en la regiónligeramente por encima de la tobera. El hierro o1idado es E98:93E%reducida en la región por deba!o de la tobera. Las porciones de lasaleaciones de silicio y manganeso se o1idan 8ambin en la cúpula.

%in embargo, el carbono angiografías algunos de estos ó1idos a su formametálica &;ef #'. 3ualquier ó1idos no reducidos en la parte inferior regióndel horno son arrastradas en la escoria. Las gotitas fundidas recogen <entrodel hogar, y el hierro y escoria

El hierro puede ser aprovechado desde la cúpula de forma continua ointermitente, dependiendo de dise5o.

3úpula de escoria se forma a partir de cenizas de coque y las impurezas quesurgen de la carga, !unto con ó1idos de silicio, manganeso, y otroselementos de aleación &;ef #'. 4or lo general, la escoria cúpula es ácida. Laacidez se determina por la relación de 3a: a %i:+ en la escoria. La piedracaliza se a5ade a la carga cúpula para controlar la relación de ácido = basede la escoria y para 0u!o de distancia el coque ceniza.

Esta acción fundente intensi6ca la acción de combustión y la carburacióndel coque. La relación ácido = base de la escoria afecta la composición 6nalde la plancha gris. (n aumento en la basicidad 6nal angiogramas de azufrey aumenta el carbono en el hierro.



La disminución de silicio puede acompa5ar este aumento de la basicidaddebido a las prdidas de o1idación aumento. 4or lo tanto, el control de losmateriales fundentes cargadas pueden in0uir en la composición resultantede hierro gris cúpula derretido.

FUSIÓN POR INDUCCIÓN.

>ornos de inducción comerciales se clasi6can ya sea el canal o de inducciónsin núcleo basado en el característica de dise5o utilizado para inducirenergía en el metal. <e fusión se lleva a cabo en un horno de inducción a

travs de la conversión de un campo magntico inducido elctricamente encalor <entro de los materiales de carga metálicos. La aprobación de lacampo magntico a travs de un metal aislado elctricamente generacorrientes elctricas son /ue convierte en calor debido a la resistenciaelctrica <entro del metal de resistencia. "usión %e produce cuando laenergía su6ciente se ha inducido a la carga metálica. :tro a0uencia deresultados de energía en el sobrecalentamiento del metal líquido. Entradade energía controlada da e1celente temperatura control del metal fundido.

El horno de inducción sin núcleo &"ig. #2a' consiste en un revestimientorefractario del crisol rodeado por una bobina de cobre hueco.

La bobina de cobre es refrigerado por agua y está conectado a una fuenteelctrica de alta energía. La bobina se lleva a cabo habitualmente en ellugar por barras de hierro verticales /ue actúan tambin los yugosmagnticos. El crisol es lo general más profundo que ancho para una buenaelctrica acoplamiento. El campo de inducción crea una acción de agitaciónen el crisol del horno es /ue directamente proporcional a la energía deentrada. El horno de inducción sin núcleo puede fundir el ya sea un lote ounidad semicontinuo. La unidad semicontinuo requiere alrededor de )* a-)? de permanecer el hierro fundido en el crisol, mientras que el mtodopor lotes permite la eliminación completa de el hierro fundido antes de lacarga del material frío. La e1celente mezcla debido a la energía inducida

hace que la inducción sin núcleo horno el fusor una e1celente /ue primaria



entrega de hierro con composición química uniforme a la temperaturadeseada.

PROVEDORES DE 2ORNOS

K 1/10 - K 4/13, KC 1/15 + KC 2/15

Estos hornos de fusión compactos para la fundición de metales no ferrosos y aleacionesespeciales son únicos y convencen por sus múltiples venta!as tcnicas. <ise5ado comomodelo de sobremesa puede emplearse en innumerables aplicaciones de laboratorio. %upráctico dispositivo basculante con amortiguadores y el canal de fundición colocado delante



del horno hacen más fácil la dosi6cación e1acta al verter la colada. Los hornos estándisponibles para temperaturas en la cámara del horno de #*** 73, #$** 73 o #)** 73. Estocorresponde a temperaturas de fundición de -* @ ##* 73 por deba!o.

• 8má1 #*** 73, #$** 73 o #** 73, la temperatura de fundición queda apro1. -* @ ##*73 por deba!o de stas

• 8ama5os de los crisoles de #, + o 2 litros

• %e incluye crisol con ranura de vertido de gra6to iso integrada

• 3anal de fundición en el horno para la dosi6cación e1acta al verter la colada

• <ise5o compacto de sobremesa, fácil vaciado del crisol por medio de un mecanismobasculante con ayuda >idráulica

E1UIPOS COMPLEMENTARIOS



C) INFORMACION DE INSUMOS DE FUSION



EQUIPOS

Equipos de control de calidad

Equipos Para Pruebas No Destructivas

-Equipos de Ultrasonidos

a) Equipo de medición de espesores por ultrasonido

Marca: Panametrics NDT

Modelo: 37DL Plus

Rango de Medición: 2!" mm a ##"3 mm $%#%% pulg a "!%% pulg)

Resolución: %%2! mm $%%%# pulg)

&so Principal: Medición de espesores en componentes en donde no se tenga acceso para

reali'arlo con instrumentos de medición comunes

-Equipo de ultrasonido por arreglo de fases Marca: General ElectricModelo: (E Pasor *+

Rango de medición: ! m ,el- .ndas de corte en acero

/ali0ración autom1tica: +i

Resolución de medición: !ns

&so Principal: Detección de allas o anomalas en componentes met1licos donde no se requiera

destruir la pie'a-



- Espectrómetro portátil

Marca: +pectro

Modelo: +pectrotest T*/%2

4ases que puede inspeccionar: aceros aceros ino5ida0les aceros de 0a6a aleación aceros

especiales ierro co0re nquel aluminio co0alto magnesio titanio plomo estao 8 'inc-

Detección de car0ono desde mu8 0a6as concentraciones-/aractersticas especiales: Despliegue digital e instant1neo almacenamiento e impresión de

resultados-

&so Principal: 9n1lisis qumico 8 caracteri'ación de materiales met1licos principalmente

aquellos que se encuentran en ser,icio 8o que por sus dimensiones no pueden ser despla'ados-

Marca: +PE/TR.

Modelo: +PE/TR.M9*5

Equipo que permite la determinación de la composición qumica de metales mediante la

,apori'ación de la muestra 8 el an1lisis de las cispas ormadas- Los 1tomos e iones que se

desprenden durante este proceso son e5citados 8 emiten una lu' que se conduce acia sistemas

ópticos- En ;stos la lu' se mide mediante un detector electrónico otosensi0le //D que

con,ierte la lu' en cargas el;ctricas-

%# 8A8B9

Espectrómetro *R< port1til



El +# T=T9N se encuentra entre los analiadores !"# portátiles de tubo m1s ligeros $#! >g

con la 0atera incluida) del mercado actual- La r1pida ,elocidad 8 la

precisión an1lisis e5cepcional son dos atri0utos cla,e para deinir el +# T=T9N-

.tras caractersticas inno,adoras inclu8en la integración de una pantalla t1ctil en color un tu0o

de ra8os * de !% >? determinación de calidad +M9RT@

geometra de ra8os *optimi'ada +arp4eam@ detector de la des,iación del silicio $+DD) 8 una carcasa

e5tremadamente resistente 8 erm;tica para entornos Amedos 8 con pol,o

Descripción de las venta$as del %& '(')N

• Las cali0raciones disponi0les inclu8en: aleaciones oro 8 metales preciosos materiales

a granel $con,ertidores catalticos 8 de residuos de equipos electrónicos) suelo

minera materiales restringidos 8 especicos del cliente

• Tecnologa superior de detector +DD

• Tasa de recuento 8 resolución superiores $en comparación con los instrumentos +iP=N

de generaciones anteriores)

• M1s r1pido que las generaciones anteriores

• Lmites de detección ineriores

B Pistola de #luorescencia de "a*os !

Marca: =nno,5 +8stems

Modelo: 9lpa 2%%%

Tu0o de RB*: u9 tpico de Cu9 u9 ma5- De !%u9

Ni,el de radiación: en ! cm de distancia menor a %%! mrr en cualquier dirección-

9n1lisis: en aceros ino5ida0les nquel titanio co0alto aleaciones 0ase co0re etc-

&so Principal: /aracteri'ación e identiicación de materiales en los que se tengan elementos de

aleación como cromo nquel moli0deno co0re titanio estao ,anadio tungsteno etc-



@ <urómetro

(n durómetro es un aparato especializado en la medición de la dureza dediferentes materiales utilizando varios procedimientos llamados ensayos.

B Durómetro 4rinnel: Los durómetros 4rinnel miden la resistencia a la tracción del material

anali'ado-

B Durómetro Roc>ell: .0tiene la medición de la dure'a del material de manera directa

o0teniendo una uella pequea del material por lo que su procedimiento es considerado como

ensa8o no destructi,o-

B Durómetro ?ic>ers: &tili'ado para materiales 0landos aunque sus mediciones coinciden con

las de la escala 4rinnel-

- Durómetro universal +,..

- Durómetro portátil /(nstrumatic/

Durómetro port1til analógico de lectura cómoda de0ido al tamao del dial medida de dure'a



?ic>ers 4rinell Roc>ell 94/ 8 pmmF cu0riendo las especiicaciones ingles americanas 8

alemanas-

El instrumento es enteramente mec1nico usando una precarga de #!g- La m15ima penetración

del diamante es de %-#2!mm-

L9 acilidad de uso permite que se pueda medir en casi cualquier dirección $preeri0lemente en

,ertical) sin aectar a la precisión-

Equipos Para Pruebas Destructivas

#-B Equipos de Pruebas de (mpacto

/ontamos con una m1quina de impacto marca TinusB.lsen con capacidad de asta "%C-7!

Goules- Podemos reali'ar prue0as de 0a6a mediana 8 alta energa a dierentes temperaturas segAn

los requerimientos del cliente-

)parato de prueba de impacto

G+0-&...

Las caractersticas de este producto un diseo estructural a estrenar optimi'an 8 actuali'an en la

0ase de la generación pasada- La altura del impacto se puede conigurar a ,oluntad

satisaciendo todos los requisitos para las prue0as de impacto del ca0le óptico 0a6o #%%%

milmetros- Este producto adopta el sistema ser,o de Panasonic 9" como su sistema del

conductor asegurando una ,ida Atil a largo pla'o conia0le- Los puertos de comunicación

remota est1n instalados para acerlo m1s 1cil para la operación que controla remota en un

ordenador-



contraBimpacto de los materiales errosos del metal con alta dure'a especialmente para el acero

e ierro 8 su aleación 0a6o carga din1mica- Esta m1quina se puede uncionar semiautom1tico-

El p;ndulo de la m1quina se puede le,antar o lan'ar autom1ticamente-

P1)N(#(+)+(2N DE1 P"2+E%2 DE #U%(2N

Fundición Gris Hanbook

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