Propiedades y Clasificación de las Fundiciones de Hierro y Carbono

Características Generales de las Fundiciones de Hierro y Carbono

Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono con un contenido de C situado entre el 2% y el 6,67%. Se caracterizan por su baja ductilidad, lo que impide que puedan laminarse, estirarse o trabajarse a temperatura ambiente. Son materiales frágiles y poseen una menor resistencia en comparación con los aceros.

Clasificación y Factores Determinantes

Se clasifican según su contenido de carbono, los elementos de aleación e impurezas, la rapidez de enfriamiento y el tratamiento térmico posterior a la fundición. La forma y la distribución de las partículas de carbono sin combinar influyen significativamente en sus propiedades físicas.

Fundición Blanca (Hipoeutéctica)

En este tipo de fundición, todo el carbono está combinado en forma de cementita. Son materiales muy frágiles y presentan poca maquinabilidad, pero ofrecen una excelente resistencia al desgaste.

Fundición Gris

La mayoría del carbono se encuentra sin combinar en forma de escamas de grafito. Se dividen en tres tipos principales:

• Ferríticas: 0,3-0,5% de C.
• Grises ordinarias: 0,4-0,6% de C.
• Perlíticas: 0,8% de C.

Fundiciones Atruchadas

Se encuentran en un punto intermedio entre la fundición blanca y la gris, con un contenido de carbono superior al 0,8%.

Fundición de Corazón Blanco (Europea)

Se obtiene introduciendo la pieza en una caja con óxido de hierro (Fe). Mediante este proceso se consigue la descarburación, eliminando el carbono. El resto permanece como cementita (Fe₃C).

Fundición de Grafito Esferoidal (Nodular)

Presentan el grafito en nódulos esferoidales de tamaño normal, ultrapequeño o difuso. Se logra mediante tratamientos de enfriamiento lento en presencia de magnesio (Mg), cerio y otros elementos. A diferencia de la fundición ordinaria, esta permite una fácil soldadura.

Fundición Americana Maleable de Corazón Negro

En este proceso, en lugar de óxido de hierro, se utiliza arena. No se produce descarburación ni eliminación de carbono, sino una grafitización: la descomposición de la cementita en ferrita y grafito.

Comparativa y Propiedades Metalúrgicas

Tanto en la fundición de corazón negro como en la esferoidal existe grafito nodular, lo cual favorece la maleabilidad. Las fundiciones maleables y esferoidales son las más fáciles de soldar. Cabe destacar que las fundiciones ordinarias no incluyen a la nodular ni a la esferoidal. Entre todas, la que presenta mejores características es la fundición gris perlítica, mientras que la fundición blanca destaca por ser dura y frágil.

El Rol del Silicio y el Enfriamiento

El elemento clave en la formación de grafito es el silicio (Si), ya que favorece la nucleación del grafito frente a la cementita:

• Bajo contenido de Si + Alta velocidad de enfriamiento: Se forma cementita y austenita (que se convertirá en perlita). El resultado es una fundición blanca de aspecto gris metálico.
• Alto contenido de Si + Baja velocidad de enfriamiento: Se formará austenita y grafito. Si el proceso se mantiene, al final obtendremos ferrita sin presencia de perlita (debido a la ausencia de carbono combinado). El resultado son las fundiciones grises de tono gris oscuro.

En conclusión, el grafito en forma nodular favorece la maleabilidad, mientras que el grafito en placas (escamas) no es maleable y favorece la fragilidad del material.