Fundiciones: Tipos, Propiedades y Aplicaciones

Diagramas TTT

Los aspectos cinéticos de cualquier tratamiento térmico son cruciales, ya que influyen drásticamente en la microestructura final del material. Los diagramas de transformación isotérmica (TTT) ilustran cómo la temperatura y el tiempo afectan la transformación de las fases.

Limitaciones de los Diagramas TTT

• Las curvas son válidas solo para un material con una composición química específica. Diferentes composiciones tendrán curvas de forma distinta.
• Estas gráficas son válidas para temperaturas constantes durante la transformación, es decir, condiciones isotérmicas.

Fundiciones

Las fundiciones son aleaciones férricas con contenidos en masa de carbono superiores al 2.1%. Las fundiciones comerciales suelen tener entre 3% y 4.5% de carbono. Se funden a temperaturas más bajas que los aceros y son más fáciles de transformar mediante colada. En la mayoría de las fundiciones, se promueve la descomposición de la cementita (Fe₃C) en hierro (Fe) y carbono (C) en forma de grafito:

Fe₃C -> 3 Fe + C (grafito)

Este proceso se denomina grafitación y se ve favorecido por:

• Presencia de altos contenidos de silicio (también níquel y fósforo).
• Exposición prolongada a elevadas temperaturas.
• Ausencia de elementos formadores de carburos como molibdeno (Mo) y cromo (Cr).

Tipos de Fundiciones

Fundición Gris

Se le añaden elementos grafitizantes (fósforo y silicio) que dificultan la formación de cementita y se emplean velocidades de enfriamiento lentas. Su porcentaje en masa de carbono está entre 2.5% y 4%.

Ventajas:

• Más barata que los aceros.
• Fácilmente moldeable.
• Superior capacidad de amortiguación.
• Resistencia al desgaste.
• Soporta la corrosión atmosférica.

Desventajas:

• Menores alargamientos de rotura (esfuerzos a tracción) que los aceros.

Fundición Nodular (Esferoidal)

Se obtiene mediante la incorporación de magnesio, cerio u otras tierras raras a la composición química de la aleación. El carbono se encuentra en forma esferoidal, lo que interrumpe la matriz en menor medida que en la fundición gris, influyendo positivamente en sus propiedades mecánicas.

La globulización del grafito proporciona mayor resistencia a la tracción, ductilidad y tenacidad, además de mejorar la maquinabilidad.

Fundición Blanca

Su microestructura no presenta grafito y se asemeja al acero. Se reduce el contenido de silicio y las aleaciones se enfrían más rápidamente. Se utiliza como material de partida para las fundiciones maleables.

Características:

• Alta dureza.
• Resistencia al desgaste.
• Quebradizas.
• Difíciles de mecanizar.
• Frágiles.

Fundición Maleable

Se obtiene mediante un tratamiento térmico de la fundición blanca. Existen dos tipos: americana (más utilizada) y europea. El tratamiento térmico, a una temperatura aproximada de 940 grados Celsius, descompone la cementita y el grafito, que se agrupa formando racimos o rosetas.

Propiedades:

• Ductilidad.
• Maleabilidad mayor que la fundición gris.