Transformaciones de Fase y Fatiga en Fundiciones de Hierro Colado

Transformaciones de Fase en Fundiciones de Hierro Colado

A continuación, se describen las transformaciones que ocurren durante el enfriamiento de fundiciones hipereutécticas e hipoeutécticas, indicando los diferentes cambios de fase sin necesidad de realizar cálculos.

1. Enfriamiento de Fundición Hipereutéctica (C > 4.3%)

Para estudiar un enfriamiento hipereutéctico, debemos considerar una composición de carbono superior al punto eutéctico (aproximadamente 4.3% C). En este punto, el líquido se convierte 100% en eutéctico a la temperatura eutéctica.

Procedemos a describir los pasos a seguir:

Fases del Enfriamiento Hipereutéctico

Cuando sobrepasamos la línea de liquidus y entramos en la zona de solidificación, las transformaciones clave son:

1. Entre Liquidus y Temperatura Eutéctica (T_E): Aparece la Cementita Primaria (o proeutéctica) junto con el líquido.
2. A la Temperatura Eutéctica (T_E): El líquido restante alcanza la composición eutéctica y se transforma completamente en Ledeburita (compuesta por austenita ledeburítica y cementita ledeburítica).
3. Entre T_E y Temperatura Eutectoide (T_EU): A partir de la austenita (ledeburítica en su totalidad, por ser HIPEREUTÉCTICA) se segrega Cementita Secundaria (o segregada).
4. A la Temperatura Eutectoide (T_EU): La austenita que no se ha transformado en cementita segregada pasa a ser Perlita, de composición ferrita y cementita.
5. Por debajo de T_EU: No se producen más transformaciones de fase significativas.

2. Enfriamiento de Fundición Hipoeutéctica (C < 4.3%)

De igual forma, vamos a describir las transformaciones para una fundición HIPOEUTÉCTICA, sabiendo que debe ser un enfriamiento con un porcentaje de carbono menor a 4.3%.

Fases del Enfriamiento Hipoeutéctico

Realizamos un enfriamiento desde el estado líquido, observando las siguientes transformaciones:

1. Entre Liquidus y Temperatura Eutéctica (T_E): Al pasar la línea de liquidus, la primera transformación que encontramos es la aparición de Austenita Primaria, que coexiste junto al líquido.
2. A la Temperatura Eutéctica (T_E): Todo el líquido restante es de composición eutéctica y se transforma en Ledeburita (compuesta por austenita ledeburítica + cementita ledeburítica).
3. Entre T_E y Temperatura Eutectoide (T_EU): A partir de los dos tipos de austenita presentes (primaria y ledeburítica) se genera Cementita Segregada.
4. A la Temperatura Eutectoide (T_EU): Toda la austenita no transformada se convierte en Perlita, de composición ferrita + cementita.
5. Por debajo de T_EU: No se producirán más transformaciones.

Fatiga de Materiales: Definición y Mecanismo de Rotura

¿Qué es la Fatiga?

La fatiga es una forma de rotura que ocurre en materiales sometidos a tensiones dinámicas y fluctuantes. Para que ocurra la fatiga, se requiere un periodo prolongado de tensiones repetidas o deformaciones cíclicas. Estas tensiones cíclicas pueden ser axiales, de flexión o de naturaleza torsional.

Para determinar las propiedades de fatiga de un material, se recurre a ensayos de laboratorio. Los resultados obtenidos se representan en un Diagrama S-N, donde se relaciona la tensión (S) con el número de ciclos (N) hasta la rotura. En estos diagramas, se comprueba que cuanto mayor sea la tensión aplicada, menor es el número de ciclos que el material es capaz de soportar.

Etapas de la Rotura por Fatiga

La rotura por fatiga se produce en tres etapas secuenciales:

1. Iniciación de la Grieta: Ocurre la formación de una pequeña grieta en regiones de alta concentración de tensiones.
2. Propagación de la Grieta: Se produce el alargamiento gradual de la grieta con cada ciclo de carga. En esta etapa suelen aparecer las características marcas de playa y estrías.
3. Rotura Final: Ocurre de forma súbita y muy rápidamente una vez que la grieta alcanza un tamaño crítico.