hierros colados

1. Hierros Colados
o
Fundiciones Ferrosas

3. Range of Compositions for Typical Unalloyed Cast Irons
Percent (%)
Type of
Iron
Carbon Silicon Manganese Sulfur Phosphorus
Gray 2.5-4.0 1.0-3.0 0.2-1.0 0.02-0.25 0.02-1.0
Ductile* 3.0-4.0 1.8-2.8 0.1-1.0 0.01-0.03 0.01-0.1
Compacted
Graphite**
2.5-4.0 1.0-3.0 0.2-1.0 0.01-0.03 0.01-0.1
Malleable
(Cast
White)
2. -2.9 0.9-1.9 0.15-1.2 0.02-0.2 0.02-0.2
White 1.8-3.6 0.5-1.9 0.25-0.8 0.06-0.2 0.06-0.2
*Magnesio residual Mg = 0.02-0.07%
**Magnesio residual Mg = 0.008%

4. El diagrama de fases Fe-C tiene 2
versiones:
Fe - Fe3C
Fe - Cg

5. DIAGRAMAS DE FASES
Fe – Fe3C
y
Fe – Cg

6. Diagrama de fases Fe - Fe3C (metaestable)
Diagrama de fases Fe – Cg (al equilibrio)
Sobreposición

7. Diagrama de fases Fe – Fe3C Fundiciones Blancas

8. Diagrama de fases Fe – Cg Fundiciones grises

9. Aceros (0.05 – 2%C peso)
Hierros colados comerciales (2.0 – 4.5%C peso)
Diagrama de fases Fe – Fe3C

13. Diagrama de fases Fe – Fe3C

14. Diagrama de fases Fe – Fe3C Reacciones eutéctica y Eutectoide

15. REACCIONES
1. Reacción Eutéctica.
Líquido Solido 1 + Sólido 2
Líquido (g + Fe3C ) Ledeburita [Microconstituyente]
2. Reacción Eutectoide
Solido 1 Solido 2 + Solido 3
g (a + Fe3C) Perlita [Microconstituyente]
A temperatura Eutectoide
Ledeburita Pseudoledeburita o Ledeburita Transformada
(g + Fe3C ) (P + Fe3C) [Microconstituyente]
perlita + cementita)

16. P Perlita
Led Ledeburita
PLed Pseudo Ledeburita
o Ledeburita Transformada
Diagrama de fases Fe – Fe3C con microconstituyentes

17. Descripción de la solidificación y enfriamiento del sólido hasta temperatura ambiente.
Fundición Blanca Hipoeutéctica
Diagrama Diagrama
liquidus Fe – Fe3C Fe – Fe3C Perlita libre
Líquido ------ g + liquido ----- g + (g + Fe3C) ------- P + ( P + Fe3C )
Temperatura Temperatura
Eutéctica Eutectoide
Ledeburita PseudoLedeburita
Fundición Blanca Hipereutéctica
Diagrama Diagrama Fe3C libre
liquidus Fe – Fe3C Fe – Fe3C
Líquido ------ Fe3C + liquido ----- Fe3C + (g + Fe3C) ------- Fe3C + ( P + Fe3C)
Temperatura Temperatura
Eutéctica Eutectoide
Ledeburita PseudoLedeburita

18. Origen
1. Cementita Primaria
Fe3CP Líquido
2. Cementita Secundaria
Fe3CS Austenita
3. Cementia Terciaria
Fe3CT Ferrita
Tipos de Cementita

19. Grey cast iron
showing the
graphite flakes in a
pearlite matrix

21. Diagrama de fases Fe – Cg Fundiciones grises

23. REACCIONES
1. Reacción Eutéctica.
Líquido Solido 1 + Sólido 2
Líquido g + Cg [Microconstituyentes]
2. Reacción Eutectoide
Solido 1 Solido 2 + Solido 3
g a + Cg [Microconstituyentes]

24. Descripción de la solidificación y enfriamiento del sólido hasta temperatura ambiente.
Fundición Gris Hipoeutéctica
Diagrama Diagrama
liquidus Fe – Cg Fe – Cg
Líquido ------ g + liquido ------- g + g + Cg ------------ a + a + Cg
Temperatura Temperatura
Eutéctica Eutectoide
Fundición gris con matriz ferrítica
Fundición Gris Hipereutéctica
Diagrama Diagrama
liquidus Fe – Cg Fe – Cg
Líquido ------ Cg + liquido ----- Cg + g + Cg -------- Cg + a + Cg
Temperatura Temperatura
Eutéctica Eutectoide
Fundición gris con matriz ferrítica

25. Origen
1. Grafito Primario
CgP Líquido
2. Grafito Secundario
CgS Austenita
3. Grafito Terciario
CgT Ferrita
Tipos de Grafito
Durante el enfriamiento del sólido , la austenita sigue el diagrama de
fases Fe-Cg. La austenita a temperatura eutéctica tiene un %C = 2.14
aproximadamente (esto depende la la referencia bibliográfica)
conforme desciende la temperatura, la solubilidad de carbono en
austenita también desciende hasta %C = 0.8
Después de cruzar la temperatura eutectoide, se forma la ferrita con un
%C = 0.022 el cual llega casi a cero a temperatura ambiente.
El carbono rechazado forma los siguientes :

26. Obtención de Hierros grises con:
Matriz perlítica ó
Matriz ferrítico-perlítica (F-P) ó
Matriz perlítico-ferrítica (P-F).
Manejando Diagramas de fases
Fe – Cg y Fe - Fe3C

28. Descripción de la solidificación y enfriamiento del sólido hasta temperatura ambiente.
Fundición Gris Perlítica
Diagrama Diagrama
liquidus Fe – Cg Fe – Fe3C
Líquido ------ g + Líquido ------ g + g + Cg ----- P + Cg
Temperatura Temperatura
Eutéctica Eutectoide
Fundición Gris P - F ó F - P
Diagrama Diagrama
liquidus Fe – Cg Fe – Fe3C
Líquido ------ g + Líquido ----- g + g + Cg) ---------------- P + Cg
Temperatura
Eutéctica Temperatura
Eutectoide Diagrama Fe - Cg
a + Cg

31. Clasificación de las láminas de grafito según el tamaño

40. Debido a las modificaciones realizadas en el diagrama de fases Fe-Cg por el Si,
es necesario definir un nuevo concepto: Carbono Equivalente (CE)
For cast iron the equivalent carbon content (CE) concept is used to
understand alloying elements will affect a heat treatments and
casting behaviors. The following formulas are used to determine the
CE:
This CE is then used use to determine if the alloy is hypoeutectic, eutectic,
or hypereutectic; for cast irons the eutectic is 4.3% carbon. When casting
cast iron this is useful for determining the final grain structure; for example,
a hypereutectic cast iron usually has a coarse grain structure and large kish
graphite flakes are formed.[7] Also, there is less shrinkage as the CE
increases.[6] When heat treating cast iron, various CE samples are tested to
empirically determine the correlation between CE and hardness
A final de cuentas el carbono equivalente hace ver a un diagrama de fases
ternario (Fe-Fe3C) como si fuera un diagrama de fases binario (Fe – Cg)

43. Clase
Resistencia
a la tracción-psi
Dureza brinell Estructura
20 24000 130-180 F,P
30 34000 170-210 F,P,G
40 44000 210-260 P,G
50 54000 240-280 P,G
60 64000 260-300 B,G
Clasificación de las fundiciones grises según la norma ASTM A48-41.

44. Figure 1 shows a useful relationship between CE value, structure, tensile strength in 30 mm dia
bars and section size. A cylindrical test bar of given dia cools more rapidly than a flat plate of
equivalent thickness, hence the section is expressed as bar diameter or section thickness. Line H is
the boundary of unmachinable irons while line P is the boundary between soft and pearlitic irons.
Thus an iron of carbon equivalent 4,35 should not be made thicker than 20 mm as a bar or 10 mm
as a plate to attain a pearlitic iron. To avoid an unmachinable chilled casting the bar should not be
less than 8 mm dia or plate less than 4 mm thick.
Figure 1. Diagram relating section size, CE value, tensile strength and structure (After BCIRA)
A melting furnace usually produces iron of a constant CE value and silicon is the element normally used to
control chill. Alloying elements are added to cast iron to confer special properties and also to control the chill.
Relation between CE structure and mechanical properties