Aunque las aleaciones ferrosas con más de 2,14% en peso de C se designan como hierros fundidos, los hierros fundidos comercialmente contienen alrededor de 3,0-4,5% de C junto con algunas adiciones de aleación. Las aleaciones con este contenido de carbono se funden a temperaturas más bajas que los aceros, es decir, responden a la fundición . Por tanto, la fundición es la técnica de fabricación más utilizada para estas aleaciones. La cementita, un componente duro y quebradizo presentado en estas aleaciones, es una fase metaestable y puede descomponerse fácilmente para formar α-ferrita y grafito . De esta manera se pueden superar fácilmente las desventajas de la fase frágil. La tendencia de los hierros fundidos a formar grafito generalmente está controlada por su composición y velocidad de enfriamiento.
Según la forma del carbono presente, las fundiciones se clasifican en fundiciones grises, blancas, nodulares y maleables.
Fig. Microestructura para fundición.
1) Fundición gris:
Estas aleaciones se componen de carbono en forma de escamas de grafito, que están rodeadas de ferrita o perlita. Debido a la presencia de grafito, la superficie fracturada de estas aleaciones aparece grisácea, de ahí su nombre. La adición de Si (13% en peso) a la aleación es responsable de la descomposición de la cementita y también de la alta fluidez. De este modo, se pueden realizar fácilmente piezas fundidas de formas complejas. Debido a las escamas de grafito, las fundiciones grises son débiles y quebradizas. Sin embargo, tienen buenas propiedades de amortiguación y por lo tanto
Las aplicaciones típicas incluyen: estructuras de base, bancadas para maquinaria pesada, etc. también tienen una alta resistencia al desgaste.
2) Hierro fundido blanco:
Cuando el contenido de Si es bajo (menos del 1%) en combinación con velocidades de enfriamiento más rápidas, no queda tiempo para que la cementita se descomponga, por lo que la mayor parte de la cementita quebradiza se retiene. Debido a la presencia de cementita, la superficie fracturada aparece blanca, de ahí el nombre. Son muy frágiles y extremadamente difíciles de mecanizar. Por lo tanto, su uso se limita a aplicaciones resistentes al desgaste, como rodillos en laminadores. Normalmente, el hierro fundido blanco se trata térmicamente para producir hierro maleable.
3) Fundición nodular (o dúctil):
Las adiciones de aleaciones son de primordial importancia en la producción de estos materiales. Pequeñas adiciones de Mg/Ce a las piezas fundidas de hierro gris antes de la fundición pueden provocar la formación de nódulos o partículas esféricas de grafito. La matriz que rodea estas partículas puede ser ferrita o perlita dependiendo del tratamiento térmico. Son más resistentes y dúctiles que las fundiciones grises.
Las aplicaciones típicas incluyen: cuerpos de bombas,cigüeñales, componentes automotrices, etc.
4) Hierro fundido maleable:
Estos se formaron después del tratamiento térmico del hierro fundido blanco. Los tratamientos térmicos implican calentar el material hasta 800-900 grados C y mantenerlo durante largas horas, antes de enfriarlo a temperatura ambiente. La incubación a alta temperatura hace que la cementita se descomponga y forme ferrita y grafito. Por tanto, estos materiales son más fuertes y tienen una cantidad apreciable de ductilidad.
Las aplicaciones típicas incluyen: ferrocarriles, bielas, servicios marítimos y otros servicios pesados.
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Fig. Microestructura para fundición.
