Fundición gris y fundición dúctil: composición, propiedades y aplicaciones

Fundición gris

Composición: carbono entre 2,5–4 % C; silicio en rangos citados de 1–3 % y también 0,6–3 % Si (valores referenciados). Fósforo < 0,17 % (aumenta la colabilidad).

Microestructura y formación

• El carbono aparece en estado libre, formando grafito en láminas (grafito laminar).
• Formación según el diagrama estable Fe–C; la velocidad de enfriamiento influye en la constitución microestructural.
• El silicio es un estabilizante del grafito y favorece la formación de grafito laminar.
• El fósforo mejora la colabilidad y la resistencia al desgaste.

Propiedades

• Las láminas de grafito, cuanto mayores son, provocan una disminución de la resistencia mecánica.
• La presencia de grafito laminar aumenta la fragilidad en comparación con otras fundiciones.
• La resistencia mecánica depende directamente de la morfología y distribución de las láminas de grafito.

Contenido equivalente (fórmula)

Ce = Ct + 1/3 (%Si + %P)

Donde: Ce = contenido equivalente (permite clasificar como hipo-, hiper- o eutéctica); Ct = contenido total de carbono.

Fundición dúctil o esferoidal

Composición: carbono entre 3–4 % C; silicio 1,8–2,8 % Si. Contiene aproximadamente 0,05 % de magnesio; los contenidos máximos recomendados son: azufre < 0,003 % y fósforo < 0,1 %.

Microestructura y tratamiento

• El carbono se presenta en forma de esferoides de grafito (precipitados esféricos).
• La esferoidización se logra mediante inoculación con magnesio y/o cerio.
• Antes del enfriamiento se realizan dos pasos clave: 1) desulfuración y 2) esferoidización.
• Durante el proceso se pueden obtener matrices ferríticas o perlíticas, según la composición y el tratamiento térmico.

Características y propiedades mecánicas

• Aumento notable de la ductilidad (la ductilidad puede aumentar en un factor aproximado de 20 respecto a la fundición gris).
• Aumento de la resistencia a la tracción (alrededor de un factor de 2 respecto a la fundición gris).
• La fundición dúctil combina las ventajas de procesado de la fundición gris con propiedades mecánicas cercanas a las del acero.
• La mayor cantidad de silicio en algunas fundiciones dúctiles puede reducir la tenacidad frente a las maleables.
• La fundición dúctil ferrítica presenta una resistencia a la tracción aproximada entre 380 y 480 MPa y una ductilidad entre el 10 % y el 20 %.

Aplicaciones

La fundición dúctil se utiliza para fabricar componentes que requieren buena combinación de resistencia y ductilidad, por ejemplo: válvulas, cuerpos de bombas, cigüeñales, pistones y otros componentes para automoción y maquinaria.

Comparación resumida

• Fundición gris: grafito en láminas, mayor fragilidad, buena colabilidad, usada cuando la amortiguación de vibraciones y la maquinabilidad son importantes.
• Fundición dúctil: grafito en esferoides, mayor ductilidad y tenacidad, mejor resistencia mecánica, adecuada para piezas sometidas a esfuerzos dinámicos y cargas más exigentes.

Nota: Los rangos de composición y las propiedades indicadas son orientativos y pueden variar según normas, procesos y aditivos específicos del fabricante.